- Чому УЗІП слід захищати від надструмів?
- Вимоги до захисту від надструму УЗІП
- Запобіжники у схемах з УЗІП
Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
УЗІП, роль яких в електричних ланцюгах полягає в пропущенні через себе імпульсних струмів для зрівнювання потенціалів між кількома провідниками лінії живлення, повинні мати захист від надструмів.
Чому УЗІП слід захищати від надструмів?
УЗІП, як і будь-який інший елемент електричних кіл, може пошкоджуватися під час роботи в режимах, не передбачених його технічними характеристиками. Це відбувається, наприклад, якщо фактичний струм розряду через УЗІП перевищує його максимальне паспортне значення або коли напруга в електричних ланцюгах протягом тривалого часу перевищує максимально допустиму робочу напругу Uc УЗІП.Якщо УЗІП у цьому ланцюзі не розрахований на таку напругу, він відкриється і опиниться у режимі короткого замикання (КЗ).
І в першому, і в другому варіантах виникає ймовірність руйнування УЗІП, пошкодження ізоляції підключених до нього провідників та інших розташованих поблизу УЗІП елементів електроустановки, а також виникнення в ній пожежі.
Практика показує, що в подібних ситуаціях внутрішні розчіплювачі УЗІП не завжди встигають відреагувати через теплову інерційність конструкції. Варистор, як правило, руйнується протягом декількох секунд, після чого режим КЗ може зберігатися через дугу (за продуктами руйнування та горіння). У конструкції розрядників теплові розчіплювачі зазвичай взагалі не передбачаються через слабку ефективність. При цьому, якщо в розряднику є система індикації його виходу з ладу, то вона дає інформацію тільки про пошкодження в ланцюзі управління електродом, що підпалює, а не про стан основного іскрового проміжку.
Як правило, цей ланцюг складається з малогабаритних елементів: варистора, двоелектродного розрядника та імпульсного трансформатора. Ці елементи дають можливість збільшити відстань між електродами основного іскрового проміжку і підняти максимальну робочу напругу Ucрозрядника, що заявляється виробником як істотне підвищення споживчих якостей виробу. Також йдеться про зниження часу реагування taна величину менше 100 нс, що дозволяє досягти значення рівня напруги захисту Up менше 2,5 кВ при ряді імпульсних впливів та віднести розрядник до УЗІП умовного класу I+II. Однак при безперечних плюсах ці елементи є найслабшим місцем конструкції: вони підвищують складність і вартість розрядника, знижуючи при цьому його надійність.
В умовах жорсткої конкуренції неодноразово звучать запевнення тих чи інших виробників УЗІП у тому, що їх вироби повністю захищені від наслідків описаних вище аварійних ситуацій. Але це не підтверджується практикою.
Вимоги до захисту від надструму УЗІП
Розглянемо вимоги до захисту від надструму пристроїв захисту від імпульсних перенапруг (УЗІП), встановлених стандартом МЕК 60364-5-53:2020.
У стандарті МЕК 60364-5-53 вказано:
534.4.5 Захист УЗІП від надструму
534.4.5.1 Загальні вимоги
Встановлені УЗІП повинні бути захищені від надструмів (струмів короткого замикання). Цей захист може бути внутрішнім та/або зовнішнім по відношенню до УЗІП відповідно до інструкцій виробника.
Номінальні значення та характеристики зовнішніх пристроїв захисту від надструму (УЗС) для захисту складання УЗІП повинні бути обрані:
відповідно до вимог розділу 434 ПЕК 60364-4-43:2008 (примітка автора статті: у нас діє національний стандарт ГОСТ Р 50571.4.43-2012); і
якомога більш високі, щоб забезпечити високу можливість захисту від імпульсного струму для всього складання, але не перевищуючи номінальних значень та характеристик, необхідних в інструкції виробника УЗІП щодо його встановлення для максимального захисту від надструму.
534.4.5.2 Розташування УЗІП по відношенню до пристроїв захисту від надструмів
Один із наших читачів залишив наступний коментар: «На введенні до приватного будинку фахівці енергопостачальної організації УЗІП встановили до вступного автомата». Таким чином, «фахівці» електромережевої організації припустилися грубої помилки. УЗІП слід захищати пристроєм захисту від надструму, встановленим перед ним, а не автоматичним вимикачем або плавким запобіжником, встановленим у трансформаторній підстанції та призначеним захищати повітряну або кабельну лінію електропередачі.
Розташування пристроїв захисту від надструмів, що використовуються для захисту УЗІП, може впливати на безперервність живлення електроустановки та ефективний рівень напруги захисту всередині електроустановки.
Примітка 1 - Національні комітети можуть прийняти рішення щодо того, який з наведених нижче варіантів є кращим залежно від типу установки.
a) Якщо пристрій захисту від надструму для УЗІП розташований у ланцюгу відгалуження УЗІП, то безперервність живлення не порушується у разі пошкодження УЗІП, але ні електроустановка, ні електроустаткування не захищені від можливих подальших імпульсних перенапруг (див. малюнок 6). спрацювання такого захисного пристрою. При такому розташуванні ефективний рівень напруги захисту всередині електроустановки підвищується за рахунок падіння напруги на зовнішньому пристрої захисту від надструму, з'єднаному послідовно з УЗІП.
Примітка 2 - Якщо захист від надструму є внутрішнім для УЗІП, то падіння напруги пристрою захисту від надструму вже включено до рівня напруги захисту УЗІП Up.
Рисунок 6 - Приклад захисту від надструму в ланцюгу відгалуження УЗІП з використанням спеціального зовнішнього пристрою захисту від надструму
На малюнку 6 позначено:
- УЗС - пристрій захисту від надструму (роз'єднувач УЗІП), необхідний виробником УЗІП;
- УЗІП - пристрій захисту від імпульсних перенапруг;
- A і B - точки приєднання складання УЗІП;
- О/У - електроустаткування або електроустановка, що підлягають захисту.
b) Якщо пристрій захисту від надструму для УЗІП встановлено перед ланцюгом відгалуження УЗІП, то безперервність живлення навряд чи буде забезпечена у разі відмови УЗІП (див. рис. 7). Тим не менш, при такому компонуванні ефективний рівень напруги захисту всередині електроустановки підтримується на мінімальному рівні.
Однак захист відповідно до малюнку 6 також повинен застосовуватися в тих випадках, коли номінальне значення пристрою захисту від надструму (УЗС), що знаходиться вище за ланцюгом живлення, перевищує значення максимального захисту від надструму, рекомендоване виробником УЗІП.
Рисунок 7 - Захисний пристрій, що входить до складу електроустановки, також використовується для захисту УЗДП
На малюнку 7 позначено:
- УЗС - пристрій захисту від надструму електроустановки, що використовується для захисту УЗІП;
- УЗІП - пристрій захисту від імпульсних перенапруг;
- A і B - точки приєднання складання УЗІП;
- О/У - електроустаткування або електроустановка, що підлягають захисту.
534.4.5.3 Селективність між пристроями захисту від надструмів
Там, де це потрібно, слід враховувати потребу в селективності між пристроями захисту від надструмів відповідно до особливостей встановлення в місці встановлення УЗІП та інформації, наданої виробником (див. розділ 535 ПЕК 60364-5-53:2020).
534.4.5.4 Здатність витримувати імпульсний струм пристроями, розташованими вище електричного ланцюга
Для більшості настановних пристроїв (наприклад, лічильників, затискачів, захисних пристроїв, вимикачів тощо), які встановлені перед УЗІП, не передбачена здатність витримувати імпульсний струм, необхідна відповідними стандартами на вироби.
При установці УЗІП якомога ближче до введення електроустановки відповідно до 534.4.1 зменшуються значення імпульсних струмів, що протікають через розташовані після УЗІП настановні пристрої.
Для отримання додаткової інформації див. МЕК 61643-12, а також інформацію виробника.
Запобіжники у схемах з УЗІП
Застосування запобіжників спільно з УЗІП різних класів з різними імпульсними характеристиками розглянуто у Додатку «P» стандарту МЕК 61643-12 (2008-11). Чинний в даний час нормативний документ ГОСТ Р МЕК 61643-12-2011 ідентичний попередньої версії стандарту МЕК (IEC 61643-12(2002)), в якому цього додатка не було.
Додаток «Р» розглядає можливість застосування запобіжників спільно з УЗІП, ґрунтуючись на характеристиці теплової дії струму, що викликає розчеплення запобіжника. Ця характеристика називається інтегралом Джоуля - I2t, є інтегралом квадрата сили струму за даним інтервалом часу (t0, t1) і розраховується за формулою:
Результати досліджень були зведені в МЕК 61643-12 (2008-11) до таблиці Р.1 Додатка «P» (табл. 1), в якій зіставляються основні типи конструктивного виконання та номінали запобіжників зі значеннями імпульсних струмів хвиль 8 /20 та 10/350 мкс. Таким чином, знаючи, яка можливість УЗІП пропускати без пошкодження або руйнування імпульсні струми, можна підібрати до них запобіжники з характеристиками спрацьовування gG, які пропускатимуть такі ж імпульсні струми без розчеплення.
Таблиця 1. Типові характеристики запобіжників
При цьому слід зазначити, що в колонці «розрахункове значення» вказані значення струмів при одноразовому впливі, а в колонці «експериментальне значення» вказані струми, отримані в циклі робочих випробувань УЗДП згідно з ГОСТ IЕС 61643-11-2013, де сказано, що УЗІП повинні випробовуватись у комплексі з передбаченими виробником пристроями захисту від надструмів. Дані, отримані за таких випробувань, призвели до зниження початкових розрахункових номіналів запобіжників. У випробувальній лабораторії ЗАТ «Хакель Рос» було вибірково проведено експерименти, які підтвердили дані Таблиці P.1 з Додатку «Р».
Номінали запобіжників та тип їх частокових характеристик визначаються виробником УЗІП та відображаються в технічній документації. Зазвичай використовуються запобіжники з характеристикою gG. Час їхнього спрацьовування значно менше, ніж у автоматичних вимикачів тих самих номіналів.При цьому запобіжники більш стійкі до значних імпульсних струмів, мають більш просту та надійну конструкцію.
Укладання від Харечко Ю.В: при підготовці національного стандарту на основі стандарту МЕК 60364-5-53 (примітка від автора статті: зараз діє ГОСТ Р 50571.5.53-2013) слід коректно відтворити його вимоги, виправити помилки усунути недоліки.