УЗИП  на базе варисторов обеспечивают качественную защиту при их применении в 1-ой ступени  при амплитудах величиной I_imp = 20 kA (10/350 мкс), что в большинстве случаев является достаточным даже для случая воздушного ввода электропитающей линии в объект. Если требуется стойкость защитного устройства к более высоким амплитудам грозовых токов, рекомендуется применить разрядники искрового типа, которые могут иметь значение I_imp = 50 – 100 kA (10/350 мкс). При выборе искрового разрядника необходимо, однако, уделять внимание такому параметру как сопровождающий ток I_f.

  ГОСТ  Р 50571.19 вводит понятие «импульсного выдерживаемого напряжения, требуемого для оборудования», иначе говоря, стойкости изоляции к импульсным перенапряжениям. По стойкости изоляции электротехническое оборудование, предназначенное  для использования в сетях 220/380 В, делится на 4 категории (IV, III, II, I). Для каждой категории определяются так называемые максимально выдерживаемые  импульсные перенапряжения (защитные уровни), допускаемые для подключённого  оборудования. Например, для сети TN-C 220/380 В перенапряжение на вводе в  объект не должно превысить уровень 6 kV, после главного распределительного щита - 4 kV, на выходах вспомогательных  распредщитов 2,5 kV и для оборудования подключаемого непосредственно  к электророзеткам - 1,5 kV. Очевидная  существующая взаимосвязь между  зонами молниезащиты, классами защитных устройств и категориями стойкости  изоляции оборудования к импульсным перенапряжениям показана на рисунке 5.

  Защитные  устройства класса I устанавливаются  на вводе в здание (во вводном  щите, ГРЩ или же специальном боксе) после вводного автомата (на границе  Зоны 0 и Зоны 1). Защитные устройства класса II - во вторичных распределительных  щитах (например, в щитах в выпрямительной этажных или других щитах). Желательно размещать их до групповых автоматов. Точка размещения этого класса устройств  может находиться на границе Зоны 1 и Зоны 2. Возможно размещение этих устройств в Зоне 1 вместе с устройствами класса I (этот вариант будет рассмотрен ниже). Защита класса III может устанавливается также в распределительных щитах или непосредственно возле потребителя (защитная Зона 3). При расстояниях более 10-15 метров от места установки УЗИП до потребителя желательно установить дополнительное устройство III класса в непосредственной близости от защищаемого оборудования, чтобы гарантированно устранить возможные наводки на указанных длинах кабеля.

  Одним из основных параметров защитных устройств  является уровень защиты (U_p), это максимальное значение падения напряжения на защитном устройстве при протекании через него импульсного тока разряда. Параметр характеризует способность устройства ограничивать появляющиеся на его клеммах перенапряжения. Обычно определяется при протекании номинального импульсного разрядного тока (I_n). Из рисунка 5 четко видно, что каждая ступень защиты обеспечивает выполнение требований по импульсной стойкости изоляции.

  Как правило, УЗИП класса I на базе разрядника имеют U_p = 4 kV, на базе варистора еще ниже, УЗИП класса II имеют U_p = 1,3 – 2,5 kV, УЗИП класса III имеют U_p = 0,8 – 1,5 kV. 

  Рис.5 

  Имеющийся опыт эксплуатации показывает, что  автоматические выключатели могут  быть повреждены импульсом тока при  грозовом разряде. При этом может  произойти приваривание контактов  расцепителя друг к другу и  появляется вероятность несрабатывания автомата при коротком замыкании  в нагрузке. Предохранитель полностью  исключает подобную ситуацию. К тому же, при правильном выборе номинала практически исключается вероятность  перегорания предохранителя при  прохождении через защитное устройство импульсного тока при ударе молнии.

  Необходимо  также понимать, что при отказе от установки предохранителей, в  случае возникновения короткого  замыкания хотя бы в одном из ограничителей  перенапряжения, произойдет срабатывание вводного автомата, и электропитание потребителя будет прервано до устранения неисправности. Применение предохранителей  в цепи каждого ограничителя перенапряжений значительно уменьшает вероятность  такой ситуации. При выборе номиналов  предохранителей следует руководствоваться  рекомендациями производителя устройств  защиты от перенапряжений. Номиналы общих  и индивидуальных предохранителей  определяются с учетом селективности  их срабатывания, а так же с учетом способности защитных устройств  выдерживать расчетные токи короткого  замыкания для конкретной электроустановки (вопросы, связанные с методикой  выбора номиналов предохранителей  и возможностью применения автоматических выключателей сейчас подробно изучаются).

ВЫБОР ТИПА ЗАЩИТНЫХ УСТРОЙСТВ

  В качестве первой ступени защиты рекомендуется  устанавливать:

    − при воздушном вводе электропитания, вне зависимости от наличия  внешней системы молниезащиты (СМЗ), когда возможно прямое попадание  молнии в провода линии электропередачи  в непосредственной близости  от объекта – грозовые разрядники, способные пропускать через себя  импульсные токи формы 10/350 мкс  с амплитудным значением 50–100 кА и гасить сопровождающие  токи величиной более 4 кА, а  так же обеспечивать уровень  защиты (Up) менее 4 кВ (например, многозазорные  угольные искровые разрядники  без выброса ионизированных газов  типа HS55 производства фирмы «Hakel»).

  − при подземном вводе электропитания и при наличии внешней системы  молниезащиты, когда существует вероятность  попадания молнии в молниеприемник СМЗ, можно установить варисторные  защитные устройства, способные пропускать через себя импульсные токи формы 10/350 мкс с амплитудным значением 10 - 25 кА и также обеспечивать уровень  защиты Up = 4 кВ и ниже (например, устройства серии SPC1.1; SPC3.1 или PIV-230). При этом желательно произвести предварительную оценку токов растекания по приведенной  выше методике.

  − при отсутствии внешней системы  молниезащиты – рекомендуется ее установить, так как прямой удар молнии в этом случае, как правило, приводит к динамическим воздействиям на строительные конструкции объекта, а также может вызвать пожар  за счет искрения и перекрытия воздушных  промежутков между токопроводящими  элементами объекта.

  В качестве второй ступени защиты в  цепях L – N используются устройства на базе варисторов с максимальным импульсным током 20-40 кА формы 8/20 мкс и уровнем  защиты (Up) менее 2,5 кВ (устройства серии PIII-230, PIIIМ-230, PIII-280, PIIIМ-280 или различные  модели из серии SPU1, SPU3). В цепях N – PE применяются газонаполненные металлокерамические  разрядники, способные выдерживать  импульсные токи с амплитудой 20-40 кА формы 8/20 мкс. Сопровождающие токи в  цепях N –PE не возникают, поэтому в  данном случае могут применяться  разрядники с I_f равным 100 – 300 А (разрядники В20С).

  В качестве третьей ступени защиты используются модули с максимальным импульсным током 6-10 кА формы 8/20 мкс  и уровнем защиты (U_p) менее 1,5 кВ. Могут применяться комбинированные устройства, включающие в себя дополнительно помехозаградительный фильтр на полосу частот в диапазоне 0,15 – 30 МГц (устройства серии PI-k8, PI-k32, PI-3k80 и др.).

  Разделительные  дроссели (при необходимости их применения) выбираются, исходя из величины максимальных рабочих токов нагрузки, например: 16, 32, 63 или 120А (PIL16/15, PI-L32/15, PI-L63/15). Основные характеристики некоторых из перечисленных выше устройств приведены в таблице 3.

  Таблица 3

  Применение комбинированных устройств SPC3.1, отвечающих по своим входным параметрам требованиям к варисторным защитным устройствам первого класса (импульс тока величиной 10 – 25 кА; форма 10/350 мкс). По своим выходным параметрам (уровень защиты (Up) 1300 – 1700 В при номинальном импульсном токе, форма 8/20 мкс) они выполняют требования ко второму классу защиты. Применение подобных устройств позволяет отказаться от использования разделительных дросселей, так как все устройство смонтировано в одном общем корпусе для установки на DIN-рейку. Размер корпуса при этом меняется в зависимости от количества защищаемых проводников и соответствует размеру от 2-х до 7-и стандартных типовых корпусов (для однофазной и трех фазной сети соответственно).

  Однако, в случае установки подобного  устройства на воздушном вводе электропитания, существует вероятность его выхода из строя при ударе молнии непосредственно  в провода ЛЭП возле объекта.

  В некоторых ситуациях установки  защиты только на вводе здания не достаточно для того, чтобы с большой степенью вероятности защитить такую категорию  потребителей электроэнергии, как высокочувствительная электронная техника. Защитные устройства III класса в этом случае устанавливаются  непосредственно возле защищаемого  оборудования (на вводе в квартиру, офис).

СПИСОК  ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. IEC-61024-1-1 (1993-09): «Молниезащита строительных конструкций.  Часть 1. Основные принципы. Руководство  А: Выбор уровней защиты для  молниезащитных систем».
2. IEC-61312-1 (1995-05): «Защита от электромагнитного импульса молнии. Часть 1. Основные принципы».
3. IEC-61643-12 (2002): «Устройства защиты от перенапряжений для низковольтных систем распределения электроэнергии. Часть 12. Выбор и принципы применения».
4. ГОСТ Р 50571.19-2000 «Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Глава 44. Защита от перенапряжений. Раздел 443. Защита электроустановок от грозовых и коммутационных перенапряжений».
5. ГОСТ Р 50571.20-2000 «Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Глава 44. Защита от перенапряжений. Раздел 444. Защита электроустановок от перенапряжений, вызванных электромагнитными воздействиями».
6. ГОСТ Р 50571.21-2000 «Электроустановки зданий. Часть 5. Выбор и монтаж оборудования. Раздел 548. Заземляющие устройства и системы уравнивания электрических потенциалов в электроустановках, содержащих оборудование обработки информации».
7. ГОСТ Р 50571.22-2000 «Электроустановки зданий. Часть 7. Требования к специальным электроустановкам. Раздел 707. Заземление оборудования обработки информации».
8. ГОСТ Р 50571.26-2002 «Электроустановки зданий. Часть 5. Выбор и монтаж электрооборудования. Раздел 534. Устройства для защиты от импульсных перенапряжений».
9. ПУЭ (7-е изд.).
10. СО–153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций».
11. Европейский Телекоммуникационный Стандарт ETSI EN 300253 V2.1.0 (2001-12). «Инжиниринг оборудования. Заземление и выравнивание потенциалов оборудования на объектах связи».
12. Рекомендации Международного Союза Электросвязи ITU-T К.27 (с учетом изменений, 1991 г.). «Защита от помех. Потенциаловыравнивающие соединения и заземление в здании объекта электросвязи».
13. РД 45.155-2000. «Заземление и выравнивание потенциалов аппаратуры ВОЛП на объектах проводной связи».
14. Электромагнитная совместимость. Шваб Адольф. /Под ред. Кужекина М.: Энергоатомиздат, 1995, 480с., ил.