Что такое ограничитель перенапряжения и как он работает?

Испытание опн методика образец протокол 6 кв 10 кв

Ограничитель напряжения (в дальнейшем ОПН – ограничитель напряжения нелинейный) является критическим устройством. Соответственно, он сам по себе источник потенциальной опасности, и просто пробой и выход из строя – не самые серьезные последствия неправильной эксплуатации.

ОПН необходимо периодически проверять, причем испытания нелинейных ограничителей напряжения – это строгая процедура, которая должна выполняться по ГОСТу.

Самые распространенные ОПН рассчитаны на 0.4, 6, 10, 35 и 100 кВ, и из-за большого разброса значений напряжения к ним применяются разные методики тестирования. Нормативные документы постоянно сверяются с международными аналогами, так что в нашем случае можно руководствоваться международным стандартом МЭК 60099-4:2004 и разработанным на его основе ГОСТом Р 52725-2007.

Разные производители вносят свои дополнительные коррективы, но только в части пороговых значений напряжения и тока. Сам же методы достаточно просты и недвусмысленно описаны в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) в пункте 1.8.31.

Зачем необходимо регулярно тестировать ОПН

Ограничители и вентильные разрядники проходят три этапа тестирования: квалификационное, периодическое и типовое.

Когда предприятие выпускает партию для определенного объекта обязательно проводится квалификационная проверка первой партии, чтобы убедиться, что технологический процесс не нарушен.

Классы защиты и схема подключения разрядников к сети

Что такое ограничитель перенапряжения и как он работает?
Схема включения защитных устройств в TN-S сеть 220/380 В

Для комплексной защиты внутренних систем электрообеспечения от проникновения мощного разрушительного импульса разрядники распределены по ступеням в зависимости от класса защиты.

  • Класс B принимает последствия прямого удара молнии в ЛЭП или оборудование электрозащиты дома. Устанавливается на внешнем распределительном щите на ввод силовой линии к строению.
  • Класс C справляется с коммутационными скачками и грозовыми, которые прошли первый этап защиты. Прибор размещают в главном распределительном щитке внутри коттеджа или в пристройке-гараже, подъезде многоэтажного дома, на этаже админздания.
  • Класс D призван погасить остаточные явления. Полезен непосредственно перед электроприборами. Ограничитель может быть интегрирован в розетку.

Схема подключения ОПН имеет свои особенности для однофазной и трёхфазной сети, TNC и TNS принципов заземления (объединённые или нет, основной и защитный проводник).

Приборы устанавливают параллельно основной сети перед вспомогательным генератором, счётчиком и остальным оборудованием. Чтобы избежать последствий возможного короткого замыкания с землёй, перед разрядником используют автоматический выключатель.

Клинические проявления

У тяжелобольных которые имеют риск поражения острой почечной недостаточностью (см. Эпидемиология) небольшое повышение креатинина сыворотки крови может быть первым признаком острой почечной недостаточности.

Признаки острой почечной недостаточности:

  • уменьшенный диурез,
  • гипертония,
  • гематурия,
  • отек,
  • повышенный креатинин сыворотки крови,
  • отношение азота мочевины крови к уровню креатинина меньше 20,
  • повышенная фракционная экскреция натрия.

Также возможны следующие признаки:

  • гиперкалиемия с аритмией сердца,
  • гипервентиляция из-за ацидоза,
  • тошнота и рвота из-за уремии.

Клинические проявления в основном определяются причиной и стадией. В начальной стадии присутствует клиника основного заболевания и появляется олигурия. Диурез снижается на 8-10 %. Появляется интоксикация (бледность, иктеричность, тошнота, боли в животе).

В олигоанурической стадии диурез снижается на 25 % и более от нормального, удельный вес мочи менее 1005, появляется тахикардия, аритмия в виде экстрасистолии, блокад, могут появляться судороги. Также могут появляться отеки, повышается артериальное давление. При осмотре глазного дна — отек диска зрительного нерва. При несвоевременном или неадекватном лечении состояние больного продолжает ухудшаться, вплоть до летального исхода.

В полиурическую стадию диурез увеличивается, происходит постепенное снижение гиперкалиемии и уремии, исчезновение симптомов интоксикации.

Разновидности

Представленные электротехнические изделия делятся на несколько видов, отличающихся в зависимости от следующих характеристик:

1.     Из чего сделана рубашка – от материала зависит тип наружной изоляции. Самые популярные полимерные и фарфоровые варианты.

2.     Класс напряжения – рабочий параметр, на который рассчитан ограничитель. Есть модели до 1 кВ и больше. Зачастую показатель номинала напряжения идентичен характеристикам электросети (6/10/35 кВ).

3.     Класс защиты – от него зависит место монтажа. Можно устанавливать ограничитель на открытой местности или он предназначен только для помещений.

4.     Число фаз/элементов – количество ограничителей зависит от количества фаз и показателя напряжения.

Выбирать соответствующий ограничитель нужно в зависимости от параметров сети.

Служебные обязанности старых и новых разрядников

Теплую симпатию Тютчева к майским грозам вряд ли смогут разделить владельцы электрооборудования. Угодивший в воздушную электролинию меткий грозовой разряд создаст в ней перенапряжение, значение которого достигает порой десятков кВ. Даже если дело не дойдет до десятков, а обойдется единицами, приборам может быть нанесен серьезный ущерб. Ведь преобладающее количество бытовых агрегатов с электронной начинкой устойчиво лишь к 1,5 кВ.

Что такое ограничитель перенапряжения и как он работает?

Молниеносно разбегаясь по проводке крутые волны перенапряжения способны вызвать пробой, могут перегреть изоляцию до стадии возгорания. И вовсе необязательно, чтобы разрушительная грозовая «стрела» попала в сеть рядом со строением. За пару микросекунд она преодолевает километровые расстояния. От предсказуемых последствий жильцов многоэтажек обязаны защитить электрики управляющей организации. А вот частники смогут предъявить претензии только Илье Громовержцу.

Это не единственная причина, с целью исключения которой нужна защита от перенапряжения. Аналогичную угрозу представляют:

  • коммутационные скачки, возникающие на подстанции вследствие отключающих/подключающих манипуляций с мощными потребителями;
  • броски перенапряжения, распространяемые другим оборудованием;
  • электростатические разряды, которые периодически появляются между работающими рядом устройствами.

Для того чтобы все перечисленные обстоятельства не влияли ни на работу электротехники, ни на целостность ее изоляции, были изобретены разрядники.

Что такое ограничитель перенапряжения и как он работает?

Функция разрядников заключалась в поглощении излишков энергии с последующим сбросом их вместе с выделившимся теплом в почву через заземление. В списке компонентов разрядника значатся только два электрода и дугогасительный элемент. Один из электродов крепился к защищаемому объекту, второй к заземляющему контуру. Т.е. одной «рукой» разрядник ловил перенапряжение, второй – выводил его за пределы. Дугогаситель снимал возникшую в это время ионизацию, чтобы вернуть разрядник в обычное рабочее русло.

Между электродами разрядника нужно было установить четкое расстояние, именуемое искровым промежутком. Чем больше был данный интервал, тем мощнее действовала разрядная система. В результате сооружалось нечто весьма громоздкое и не всегда эффективное, потому что устройство могло внезапно ограничить поток, не успев вернуться в нормальный рабочий режим перед очередным всплеском. Потом были эпопеи с внедрением вентильных, воздушных, газовых и других типов разрядников. Каждый из них мог похвастаться технологическими плюсами, но не был полностью избавлен от недостатков.

Популярные статьи  Схема подключения реле напряжения

Что такое ограничитель перенапряжения и как он работает?

Меньше всего технологических минусов у нового поколения разрядников – ограничителей. Ранее они были представлены блокированными устройствами, которые после повреждения приходилось полностью менять. Теперь их выпускают в модульных вариантах, невероятно удобных для защиты электропроводки загородной частной собственности.

Технические характеристики ОПН

Таблица 1 – Технические характеристики ограничителей типа ОПН 6 – 10кВ (ОПН-КР/TEL–X/X УХЛ1(2)10/11.5)

Наименование параметров  6/6.0 6/6.9 10/10.5 10/11.5 10/12
Класс напряжения сети, кВ  6 6  10 10 10
 Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение Uнд; кВ  6.0 6.9 10.5 11.5 12.0
 Номинальный разрядный ток 8/20 мкс, Iн; кА 10 10 10 10 10
 Остаточное напряжение Uост; кВ; не более:          
– при коммутационном импульсе тока          
 125 А 30/60мкс  14.3 16.2 24.8 26.9 29.7
 250 А 30/60мкс  14.6  16.5  25.4  27.6  30.4
 500 А 30/60мкс  15.0  17.5  26.1  28.3  31.3
– при грозовом импульсе тока          
5000 А, 8/20мкс 17.7 20.0 30.7 33.3 36.9
10000 А, 8/20мкс 19.0 21.5 33.0 35.8 39.6
20000 А, 8/20мкс 21.2 24.0 36.7 39.9 44.1
при крутом импульсе тока 10000А, 1/10мкс 21.3 24.1 36.9 40.1 44.3
Емкостный ток проводимости Iс, мА, не более:          
амплитуда 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
действующее значение 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45
Удельная энергия ОПН, кДж/кВ Uнд, не менее 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6
Максимальная амплитуда импульса тока 4/10мкс, кА 100 100 100 100 100
Взрывобезопасный ток при коротком замыкании Iкз, кА 16 16 16 16 16
Максимальное изгибающее усилие, Н 305 305 305 305 305

Характеристики ОПН представленные на рисунках 5 и 6 получены для ограничителей производителя TEL.Характеристика «напряжение-время» ограничителей 6 — 10кВ типа ОПН–КР при образовании квазистационарных перенапряжений показана на рисунке – 5.

Что такое ограничитель перенапряжения и как он работает?Рисунок 5 – Характеристика «напряжение–время»: 1 – с предварительным нагружением 3.6 кДж/кВ Uнд; 2 — без предварительного нагружения энергией.

Таблица 2 – Технические характеристики ограничителей типа ОПН 35 – 110 – 220 кВ (ОПН/TEL–X/X–550 УХЛ1)

Наименование параметров  35/40.5 110/78 110/84 220/146 220/156 220/168
Класс напряжения сети, кВ 35 110 110 220 220 220
 Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение Uнд; кВ 40.5 78 84 146 156 168
 Номинальный разрядный ток 8/20 мкс, Iн; кА 10 10 10 10 10 10
 Остаточное напряжение Uост; кВ; не более:            
– при коммутационном импульсе тока            
 125 А 30/60мкс 93 178 191 334 356 386
 250 А 30/60мкс 98 188 202 352 376 404
 500 А 30/60мкс 101 192 207 362 384 414
– при грозовом импульсе тока            
5000 А, 8/20мкс 119 230 247 428 460 494
10000 А, 8/20мкс 130 250 269 468 500 538
20000 А, 8/20мкс 146 295 301 524 560 602
при крутом импульсе тока 10000А, 1/10мкс 153 295 317 552 590 634
Емкостный ток проводимости Iс, мА, не более:            
амплитуда 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9
действующее значение 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
Удельная энергия ОПН, кДж/кВ Uнд, не менее 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5
Максимальная амплитуда импульса тока 4/10мкс, кА 100 100 100 100 100 100
Взрывобезопасный ток при коротком замыкании Iкз, кА 30 30 30 30 30 30
Максимальное изгибающее усилие, Н 580 600 600 640 640 640

Характеристика «напряжение–время» ограничителей 35 – 220кВ типа ОПН–35,110,220 при образовании квазистационарных перенапряжений показана на рисунке – 6 .

Что такое ограничитель перенапряжения и как он работает?Рисунок 6 – Характеристика «напряжение–время»: 1 — с предварительным рассеиванием энергии 5.5 кДж/кВ Uнд; 2 — без предварительного рассеивания энергии

Рекомендации по монтажу

Если следовать рекомендациям по установке и подключению ограничителя импульсных перенапряжений, устройство будет гарантировать безопасную работу бытового оборудования.

Важно иметь очень надежное заземление. Защита с ненадежным контуром заземления даже при не очень большом скачке импульса напряжения приведет к аварийной ситуации в виде сгоревших электроприборов и самого щитка.
Необходимо соблюдать соответствие класса защищенности УЗИП с местом установки щитка

Если щиток находится на улице, а устройство предназначено для работы в помещении то в лучшем случае оно выйдет из строя, в худшем нанесет вред домашней электросети.
Для обеспечение надежной защиты в некоторых случаях требуется установка УЗИП разных классов защищенности.
Не всякое защитное устройство подходит к конкретному виду заземления домашней электросети. Следует внимательно изучить техническую документацию приобретаемого устройства, чтобы не выбрасывать на ветер деньги на достаточно дорогое устройство.
Важно правильно подключить схему, без нарушений. В случае отсутствия навыков электрика не стоит браться за работу. Квалифицированный специалист выполнит ее правильно, без особых затруднений.

Удары молнии, обрывы линий электропередач или аварии на трансформаторных подстанциях предсказать невозможно. Установка ОПН защитит от непредвиденных неприятностей.

Особенность эксплуатации и конструкция облегченного вентильного разрядника

Защитный аппарат относится к категории оборудования опорно-подвесного исполнения. Корпус разрядника РВО-10 У1 представляет собой герметичную фарфоровую оболочку, исключающую негативное воздействие окружающей среды на элементы во внутренней части устройства на протяжении всего срока эксплуатации. Разрядник предназначен для применения в условиях:

  • с температурой внешней среды от -45 до +40° C;
  • неограниченными значениями влажности воздуха;
  • на высоте, не превышающей 1000 м над уровнем моря.

Последовательное соединение в конструкции искровых промежутков и рабочего резистора с нелинейными значениями вольтамперной характеристики способствует резкому уменьшению сопротивления при возникновении импульсных перенапряжений, представляющих опасность для имеющейся в системе изоляции.

Разрядники рво эксплуатируются при любых системах заземления нейтрали. Принцип работы вентильного разрядника основан на протекании через аппарат импульсного тока с высокими значениями. Одновременно в электрической сети сохраняется стабильное напряжение, обеспечивающее безопасную работу приборов и оборудования.

Марка разрядника : РВО-10Н

Напряжение: 10 кВ

Масса: 4кг

Разрядники РВО-10 Н1 вентильные облегченные предназначены для защиты от атмосферных перенапряжений изоляции электрооборудования переменного тока частотой 50 и 60 Гц. Изготавливаются для сетей с любой системой заземления нейтрали. Разрядники РВО-10 Н1 вентильные облегченные соответствуют ТУ16-521.232-77 и группе IV по ГОСТ 16357-83. Условное обозначение разрядника РВО-10 Н1 Р — разрядник В — вентильный О — облегченный 10 — класс напряжения в кВ Н — повышенной надежности 1 — категория размещения

Технические характеристики разрядника РВО-10 Н1

Наименование параметра РВО-10 Н1
Класс напряжения сети, кВ действующее 10
Номинальное напряжение, кВ действующее 12,7
Пробивное напряжение при частоте 50 Гц в сухом состоянии и под дождем, кВ действующее: — не менее — не более 26 30,5
Импульсное пробивное напряжение при предразрядном времени от 2 до 20 мкс, кВ — не более 48
Остающееся напряжение при волне импульсного тока 8/20 мкс, кВ, не более — с амплитудой тока 3000А — с амплитудой тока 5000А 43 45
Выпрямленное испытательное напряжение при измерении тока утечки, кВ 10
Ток утечки, мкА 6
Токовая пропускная способность: — 20 импульсов тока волной 16/40 мкс, кА — 20 импульсов тока прямоугольной волной длительностью 2000 мкс, А 5,0 75
Длина пути утечки внешней изоляции, см, — не менее 26
Допустимое тяжение проводов, Н, — не менее 300
Высота, (Н), мм, — не более 411
Масса, кг — не более 4,0
Популярные статьи  Опасен ли теплый пол, если треснула плитка в ванной?

Гарантийный срок эксплуатации разрядника РВО-10 Н1 составляет: 11,5 лет хранения и эксплуатации (из них 10 лет эксплуатации под напряжением)

Техническое обслуживание

Данные ограничители не предусматривают разового применения и способны многократно выполнять свою защитную функцию, сбрасывая напряжение на заземлённую шину. Но в процессе эксплуатации элементы могут частично утрачивать рабочие характеристики, вплоть до полной негодности устройств.

Чтобы избежать внепланового выхода элементов из строя, в ходе эксплуатации они должны подвергаться плановым проверка и техническому обслуживанию, с контролем следующих параметров:

  • сопротивления – замеряется мегомметром, не реже 1 раза в каждые 6 лет;
  • тока проводимости – необходимость его проверки возникает при снижении отмеченной выше характеристики;
  • пробивного напряжения и герметичности – проводится перед пуском в работу новых устройств или в случае проведения заводского восстановительного ремонта;
  • тепловизионных измерений – по регламенту изготовителя и составленному на предприятии графику профилактических работ.

Также элементы осматриваются на предмет наличия внешних дефектов в виде подгораний, скопления пыли и загрязнений, разрушения изоляционного покрытия.

Использование ОПН позволяет обеспечить штатную работу электрического оборудования, исключив опасность его повреждения при резких скачках напряжения. Но указанные ограничители должны правильно выбираться и проходить регламентированное обслуживание, для их сохранности и продления срока службы.

https://youtube.com/watch?v=RSNZemhfXpk

Обслуживание и диагностика ОПН

В процессе эксплуатации ограничители перенапряжения не являются одноразовым элементом. Поэтому могут многократно производить операции перевода импульсного разряда на заземляющую шину автоматически. Из-за особенностей протекания и величины перенапряжения ОПН может утрачивать заводские параметры, снижать эффективность работы до полного выхода со строя. Для предотвращения подобных ситуаций они подвергаются периодической проверке в процессе эксплуатации, которая регламентируется п.2.8.7 ПТЭЭП.  При этом проверяется:

  • Сопротивление – не менее раза в 6 лет, измеряется при помощи мегаомметра.
  • Ток проводимости – проверяется только при условии снижения предыдущего параметра.
  • Пробивное напряжение и герметичность проверяются только после заводского ремонта или при приемке в эксплуатацию на заводе. Самостоятельно электроснабжающими и эксплуатирующими организациями такие меры диагностики для ограничителей не производятся.
  • Тепловизионные измерения должны выполняться в соответствии с регламентом изготовителя или местными планово-предупредительными ремонтами.

Также в процессе эксплуатации может выполняться внешний осмотр устройства на наличие подгаров, сколов, загрязнения или других дефектов в изоляции.

Классы или типы УЗИП — чем отличаются?

Все УЗИП подразделяются на три класса или три типа. Эти классы подсказывают в каких местах нужно ставить, то или иное устройство.

1 классЗащищает от перенапряжения, спровоцированного прямым попаданием молнии в здание или молниеотвод.

Этот тип рассчитан на пиковое значение тока с фронтом 10/350мс.

Что это означает? Это значит, что рост тока до максимального значения происходит в течение 10мс. Далее его значение падает на 50% через 350мс.

Такое наблюдается именно при прямом ударе молнии. Это очень малое время воздействия, на которое остальные защитные аппараты зачастую  не успевают среагировать. А при достаточном импульсном токе, просто выходят из строя, никак не защищая подключенное оборудование.

А вот УЗИП при максимальных величинах данного параметра гарантированно защитит цепь хотя бы один раз.

УЗИП 1 класса устанавливаются непосредственно на вводных щитовых промышленных и административных зданий.

Тип 1 используется при наличии системы молниезащиты – молниеотвод, металлическая сетка на здании.

Кстати, устройства класса 1 соответствующей конструкции, при воздушном вводе проводом СИП и наличии хорошего контура заземления, можно легко установить непосредственно на опоре через специальные прокалывающие зажимы и арматуру.

2 классОбеспечивает защиту от импульсных скачков напряжения, которые появляются при включении-отключении очень мощного оборудования, либо при непрямом попадании молнии.

Они рассчитаны на пиковое значение тока с фронтом 8/20мс. То есть, максимум тока достигается за 8мс, а спадает он наполовину за 20мс.

Автоматы, УЗО, реле опять же пропускают такой импульс, не успевая среагировать вовремя.

УЗИП 2 класса должны монтироваться в вводных распредустройствах многоквартирных жилых зданий или в уличных ВРУ частных коттеджей и домов.

При воздушном вводе в здание это условие прямо регламентируется правилами ПУЭ.

Получается, что УЗИП Т-2 должны использоваться практически всегда.

3 классЗащищает от остаточных импульсных перенапряжений, образующихся при коротких замыканиях, либо после гашения основного импульса, первыми двумя классами УЗИП.

Третий класс часто встраивают в сетевые фильтры и удлинители.

Эта защита нужна очень чувствительному электронному оборудованию. Например, дорогостоящим медицинским приборам, компьютерам и т.п.

Третий класс применяют только как дополнительную защиту к Т-2, и он имеет более низкую разрядную способность.

Тип Т-3 обязательно устанавливается, если приборы расположены далее 30 метров от вводного УЗИП Т-2.

Обратите внимание, что для обеспечения селективности защиты, нельзя устанавливать УЗИП разных классов параллельно один за другим в одном месте. Иначе максимальный ток молнии изначально пойдет совсем не через то устройство и элементарно сожгет его

Чтобы этого не произошло, между УЗИП разного класса должен быть развязывающий элемент – индуктивность. Роль этой индуктивности выполняет обычный кабель или провод.

Рекомендуемое расстояние между разными УЗИП – не менее 10 метров.

Урок 1. Назначение и принцип действия ОПН

Ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН)-электрические аппараты, предназначенные для защиты оборудования систем электроснабжения от коммутационных и грозовых перенапряжений. Основным элементом ОПН является нелинейный резистор – варистор ( varistor, от англ. Vari(able) (Resi)stor – переменное, изменяющееся сопротивление).

Основное отличие материала нелинейных резисторов ограничителей от материала резисторов вентильных разрядников состоит в резко нелинейной вольт-амперной характеристики (ВАХ) и повышенной пропускной способности. Применение в ОПН высоконелинейных резисторов позволило исключить из конструкции аппарата искровые промежутки, что устраняет целый ряд недостатков, присущих вентильным разрядникам.

Основной компонент материала резисторов ОПН – оксид (окись) цинка ZnO. Оксид цинка смешивают с оксидами других металлов – закисью и окисью кобальта, окисью висмута и др. Технология изготовления оксидно-цинковых резисторов весьма сложна и трудоёмка и близка к требованиям при производстве полупроводников – применение химически чистого исходного материала, выполнение требований по чистоте и т. д. Основные операции при изготовлении – перемешивание и измельчение компонентов, формовка ( прессование) и обжиг. Микроструктура варисторов включает в себя кристаллы оксида цинка (полупроводник n – типа) и междукристаллической прослойки ( полупроводник p – типа). Таким образом, варисторы на основе оксида цинка ZnO являются системой последовательно – параллельно включённых p – n переходов. Эти p – n переходы и определяют нелинейные свойства варисторов, то есть нелинейную зависимость величины тока, протекающего через варистор, от приложенного к нему напряжения.

Популярные статьи  (электрически) квалифицированное лицо: кто это, определение

В настоящее время варисторы для ограничителей изготовляются как цилиндрические диски диаметром 28 – 150 мм, высотой 5 – 60 мм (рис 1). На торцевой части дисков методом металлизации наносятся алюминиевые электроды толщиной 0.05-0.30 мм. Боковые поверхности диска покрывают глифталевой эмалью, что повышает пропускную способность при импульсах тока с крутым фронтом.

Рис. 1. Нелинейный резистор – варистор

Диаметр варистора ( точнее — площадь поперечного сечения ) определяет пропускную способность варистора по току, а его высота — параметры по напряжению.

При изготовлении ОПН то или иное количество варисторов соединяют последовательно в так называемую колонку. В зависимости от требуемых характеристик ОПН и его конструкции и имеющихся на предприятии варисторов ограничитель может состоять из одной колонки (состоящей даже из одного варистора) или из ряда колонок, соединённых между собой последовательно/ параллельно.

Для защиты электрооборудования от грозовых или коммутационных перенапряжений ОПН включается параллельно оборудованию (рис. 2 ).

Что такое ограничитель перенапряжения и как он работает?

Рис.2

Защитные свойства ОПН объясняются вольт–амперная характеристикой варистора.

Вольт – амперная характеристика конкретного варистора зависит от многих факторов, в том числе от технологии изготовления, рода напряжения — постоянного или переменного, частоты переменного напряжения, параметров импульсов тока, температуры и др.

Типовая вольт- амперная характеристика варистора с наибольшим длительно допустимым напряжением 0.4 кВ в линейном масштабе приведена на рис. 3.

Что такое ограничитель перенапряжения и как он работает?
Рис. 3. Вольт – амперная характеристика варистора

На вольт – амперной характеристике варистора можно выделить три характерных участка: 1) область малых токов; 2) средних токов и 3) больших токов. Область малых токов – это работа варистора под рабочим напряжением, не превышающим наибольшее допустимое рабочее напряжение. В данной области сопротивление варистора весьма значительно. В силу неидеальности варистора сопротивление хотя и велико, но не бесконечно. поэтому через варистор протекает ток, называемый током проводимости. Этот ток мал — десятые доли миллиамперметра.

При возникновении грозовых или коммутационных импульсов перенапряжений в сети варистор переходит в режим средних токов. На границе первой и второй областей происходит перегиб вольт – амперной характеристики, при этом сопротивление варистора резко уменьшается (до долей Ома). Через варистор кратковременно протекает импульс тока, который может достигать десятков тысяч ампер. Варистор поглощает энергию импульса перенапряжения, выделяя затем её в виде тепла, рассеивая в окружающее пространство. Импульс перенапряжения сети “ срезается” (рис. 4).

Что такое ограничитель перенапряжения и как он работает?

Рис. 4

В третьей области ( больших токов) сопротивление варистора снова резко увеличивается. Эта область для варистора является аварийной.

Принцип работы

Как работает УЗИП? Очень просто. При кратковременном превышении напряжения от заданного значения, происходит резкое падение сопротивления варистора, встроенного в корпус.

Вот наглядная схема принципа работы такого прибора. Через автомат 220В подключена однофазная нагрузка. В этой же цепочке присутствует УЗИП.

Один его контакт сидит на фазе, другой на заземлении. Подключение в цепь параллельное!

При этом всегда обращайте внимание на длину проводников, которыми подключено УЗИП. Они играют существенную роль

Так на кабеле длиной всего 1 метр, от молнии может генерироваться перенапряжение в 1000В.

Для эффективной защиты приходится уменьшать расстояние по кабелю. Поэтому общая длина всей цепочки, через которую подключается УЗИП (провод на фазу + провод до заземления) не должна превышать 50см!

А сечение самого кабеля для типа-2 должно быть от 4мм2 и выше, для класса 1 от 16мм2 и выше. Более подробно о всех нюансах подключения и ошибках при выборе правильной схемы читайте в отдельной статье.

Но вернемся к принципу работы. При нормальном однофазном напряжении в пределах 220В, встроенный варистор имеет большое сопротивление. Соответственно ток через него не течет.

Если же происходит кратковременный импульс, во много раз превышающий пороговое напряжение, варистор резко меняет внутреннее сопротивление, вплоть до нулевых значений.

Вследствие чего фаза через него спокойно устремляется на заземляющий контур. И все перенапряжение, грубо говоря, сливается в землю.

Как только импульс проходит, варистор автоматически возвращается в нормальное (закрытое) состояние.

При достаточно длительном воздействии импульса создается искусственное короткое замыкание, на которое срабатывает автомат, отключая всю цепочку.

Все будет зависеть от величины импульса, его продолжительности, грозового разряда и силы тока.

Остаточное напряжение, которое все равно в некоторой степени доходит до эл.приборов в этот кратковременный промежуток времени, получается сглаженным до безопасной величины и не оказывает негативных последствий.

Есть модели УЗИП моноблочные, а есть картриджные, со съемным варисторным блоком.

При его выходе из строя вам не придется менять целиком все устройство, достаточно будет заменить один элемент. Это все равно что поменять сгоревший предохранитель.

Как узнать, что УЗИП вышло из строя? По цветному индикатору на передней панели.

Он должен поменять свою раскраску с зеленого на красный.

Не путайте, индикатор выпадает и сигнализирует не просто о срабатывании, а о выходе из строя элемента!

Принцип работы

В импульсных переходных процессах изменение напряжения происходит значительно быстрее, чем силы тока. Поэтому классические всем известные защитные автоматы по току здесь будут неэффективны. Наличие в составе ограничителя с полупроводниковым элементом, имеющим нелинейную вольтамперную характеристику, обеспечивает приборы электрической сети защитой от высокого импульса напряжения.

Как видно из графика, при номинальном значении напряжения сопротивление полупроводника (его называют варистором) достаточно большое и ток, проходящий через него практически нулевой (зона 1). При действии на варистор высоковольтных импульсов (зона 2) сопротивление его резко уменьшается, приближаясь к почти нулевому значению (зона 3). В таком варианте варистор ограничителя будет выступать в качестве шунтирующего соединения воспринимающего на себя всю токовую нагрузку, которая направляется на заземляющий контур.

Что такое ограничители импульсных перенапряжений

В промышленных и бытовых электрических сетях устанавливается оборудование, которое работает в заданных пределах силы тока и напряжения. Однако на питающих трансформаторных подстанциях, мощных силовых электродвигателях приходится периодически менять режимы работы. Переходной процесс характеризуется резким импульсным повышением электрических параметров сети. Наиболее опасными являются атмосферные разряды в виде молний, где импульсный скачок перенапряжения достигает критической величины способной вывести из строя электрическое оборудование. Для предотвращения таких аварийных ситуаций используется ограничитель импульсных напряжений.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: