Электробезопасный частный жилой дом и дача. Часть 4. Защита от перенапряжений

Предыдущая статья:

Электробезопасный частный жилой дом и дача. Часть 3. Молниезащита

Несмотря на теоретическую возможность появления в системе электроснабжения 0.4 кВ импульсных перенапряжений с амплитудой в десятки киловольт, РЕАЛЬНОЕ значение амплитуды ограничивается импульсной прочностью изоляции электрооборудования.

Импульсная прочность изоляции электрооборудования с номинальным напряжением 230/400 вольт устанавливается стандартом и принимается равным 6 кВ. Исходя из этого, появление в цепях электрооборудования напряжения выше 6 кВ маловероятно (появление амплитуд выше 6 кВ возможно по данным российских ученых лишь в 10% случаев).

Исходя из этого ВСЕ электрооборудование до 1000 вольт было разделено на 4 категории (для трехфазных систем 230/400 вольт):

— 4 категория — это оборудование выдерживающее импульсное напряжение 6 кВ (электросчетчики, автоматы, разрядники и т.п.),

— 3 категория — это оборудование выдерживающее импульсное напряжение 4 кВ (розетки, выключатели, электродвигатели, распредщитки, проводка, электроплиты и т.д ),

— 2 категория — это оборудование выдерживающее импульсное напряжение 2.5 кВ (это оборудование которое подключается к розеткам (бытовые электроприборы, переносной электроинструмент и т. п.),

— 1 категория — это оборудование выдерживающее импульсное напряжение не более 1.5 кВ (оборудование содержащее полупроводниковые приборы и/или микросхемы).

Подведем теперь некоторые промежуточные итоги:

1. Импульсное перенапряжение от сети питания свыше 6 кВ нам не грозит.

2. Так как, электросчетчик, автоматы и разрядники относятся к 4 категории, то нет необходимости их защищать от импульсного перенапряжения.

3. Все что находится после п.2 необходимо защищать от им. перенапряжения, если это необходимо.

УЗИП.

Теперь, когда мы понимаем суть проблемы становится и ясно как с нею можно бороться. Главное что нам нужно сделать — это понизить импульсное напряжение в 6 кВ, если оно появится, до безопасных 1.5 кВ. Для этих целях служат УЗИП — устройство защиты от импульсных перенапряжений (ограничитель) .

В начале пути своего развития УЗИПы делались для каждой категории отдельно, для 3 категории — ограничители I класса, для 2 категории — ограничители II класса, для категории I — ограничители III класса.

После электросчетчика и автомата, которые не нуждались в защите, устанавливали ограничитель I класса, который срезал им.напряжение 6 кВ до 4 кВ (1 ступень защиты). Далее по ходу питания, ставили ограничитель II класса, который срезал поступившее на него напряжение 4 кВ от ограничителя I класса — до 2.5 кВ ( 2 ступень защиты). Далее, опять по ходу питания ставили ограничитель III класса, который срезал поступившее на него напряжение от ограничителя II класса -2.5 кВ до 1.5 кВ (3 ступень защиты).

Наблюдательный читатель спросит — зачем такие сложности -нельзя ли сразу ограничить им.напряжение с 6 кВ до требуемых 1.5 кВ? Спешу его обрадовать — с развитием техники такое стало возможным. Сейчас имеются в продаже универсальные УЗИПы, совмещающие в одном корпусе ограничители I, II и III классов, I и II классов, II и III классов. В связи с этим отпала необходимость соблюдать минимально-необходимые расстояния (5-20 метров) между отдельно стоящими УЗИПами или вместо этого устанавливать между ними дроссели, которые имитировали такие расстояния.

Далее, несколько слов о наших нормах. Вот выдержка из Технического Циркуляра №30 за 2012 год

ЦИРКУЛЯРЫ АССОЦИАЦИИ «РОСЭЛЕКТРОМОНТАЖ» ТЕХНИЧЕСКИЙ ЦИРКУЛЯР № 30/2012 «О ВЫПОЛНЕНИИ МОЛНИЕЗАЩИТЫ И ЗАЗЕМЛЕНИЯ ВЛ И ВЛИ ДО 1 кВ»

— Установка абонентских УЗИП носит рекомендательный характер, и они могут устанавливаться как на абонентском ответвлении, так и непосредственно у потребителя.

— Установка абонентских УЗИП без установки УЗИП на линии и на ТП не допускается.

— В сетях напряжением 380/220 В (400/230 В) для защиты линий применяют УЗИП с номинальным напряжением до 450 В, для защиты абонентских однофазных ответвлений применяют УЗИП с номинальным напряжением до 280 В.

— Наличие повторного заземления и системы уравнивания потенциалов у потребителя является обязательным.

То есть, во первых, если мы решили защитить наш дом с помощью УЗИП то необходимо убедится, что УЗИПы установлены на ВЛ и ТП. Во вторых — необходимо иметь заземляющее устройство.

МОЕ ЗАМЕЧАНИЕ к п.3 Циркуляра. В ввиду того, что на однофазном ответвлении к дому при аварийных ситуациях возможно появление напряжения до 380 вольт, то необходим УЗИП с номинальным напряжением выше 380 вольт (если ВЛ выполнена отдельными проводами).

Что бы не запутаться во всем этом, ниже я представил алгоритм принятия решения по установке УЗИП в нашем доме:

Если все это имеет место в вашем случае (то есть соблюдены все необходимые условия) — можно приступать к работе по защите дома от перенапряжений (уже отталкиваясь от других норм).

Далее, давайте посмотрим, как работает УЗИП 1 кл. защиты.

Рис. 1. Защитные устройства УЗИП 1 класса в случае импульса перенапряжения от ВЛ и от прямого удара молнии

На рисунке сверху видно, что импульс перенапряжения пришел по фазному проводу от ВЛ в наш дом. Если он выше 4 кВ, то срабатывает разрядник и одна часть тока стечет в землю, через наше заземляющее устройство, а другая часть стечет на PEN провод, который на ВЛ повторно заземлен и на ТП соединен с глухозаземленной нейтралью трансформатора. На рисунке снизу, видно, что при прямом ударе молнии в наш молниеприемник, 50% тока молнии стечет через наше заземляющее устройство, а другая половина тока молнии растечется поровну между фазным и нулевым проводниками. Исходя из этого и выбирают УЗИП.

Молнии редко бывают с силой тока более 100 кА, поэтому в расчетах ток молнии принимают за эту величину. Итак, 50 кА в нашем примере ушло в наше заземляющее устройство. Оставшиеся 50 кА, при срабатывании нашего о УЗИПа, распределятся поровну между L и PEN проводами, то есть наш УЗИП должен быть рассчитан на ток не менее 25 кА.

О воздушной линии ( (ВЛ).

Становится понятным, что если ВЛ находится в плачевном состоянии (заземляющие спуски сгнили, оборваны и т.п ), то не найдя путь в землю ток молнии прямиком зайдет в наш дом и натворит кучу бед. Таким образом необходимо хорошо знать свою ВЛ и если есть сомнения в ее надежности, то необходимо, как минимум оборудовать столб от которого запитан ваш дом, то есть выполнить на этом столбе заземление нулевого провода, к этому заземлению соединить крюк (штырь) на котором держится изолятор вашего фазного провода, а если опора железобетонная, то и ее арматуру. Сделав это вы получите как бы 1 линию обороны уже на подступе к дому. 2 линия обороны — это уже установка УЗИПов на вводе в дом (1, 2 и 3 классов).

Примечание. Многие сейчас ответвление к вводу делают проводом СИП. Если его подключить к ВЛ “плохого качества” то при ПУМ в ВЛ — возможен пробой изоляции СИП, то есть надо делать такое ответвление отдельными проводами, разнесенными друг от друга (или принимать дополнительные меры защиты).

На ВЛИ (то есть ВЛ выполненной самонесущими изолированными проводами — СИП) ситуация уже будет другая. ПУМ (прямой удар молнии) в изолированный фазный провод практически нереален и в таком проводе возможен только наведенный импульс перенапряжения, вызванный близким разрядом молнии или от коммутаций. Для защиты изоляции ВЛИ сетевики уже вынуждены тщательно следить за разрядниками и т.п. что бы линия находилась в исправном состоянии.

Какой вывод можно сделать из сказанного? Если ВЛ находится в плохом состоянии то необходимо “оборудовать” cтолб от которого запитан наш дом и на вводе в дом установить мощный разрядник, рассчитанный на отвод тока молнии 50-100 кА (с формой тока 10 / 350 мкс).

Если же наш дом запитан от ВЛИ, то столб можно оставить в покое и разрядник установить попроще (с формой тока 8/20 мкс и на ток 6-10 кА).

Рассмотрим теперь тот же вариант, но дом оборудован еще и .

Если дом запитан от ВЛИ (или ВЛ в качестве которой мы уверены), то УЗИП для 1 ступени защиты необходимо выбирать исходя из распределения тока молнии при ПУМ в молниеприемник (как описано выше). Если же дом запитан от ВЛ в качестве которой мы не уверены, то необходимо исходить от ПУМ в фазный провод ВЛ.

Рис. 2. Выбор УЗИП для первой ступени защиты (для увеличения нажмите на рисунок).

В следующей части мы рассмотрим схемы включения УЗИП для с.TN-C-S и TT, как их выбрать, смонтировать и где все разместить, учитывая специфику частного дома и запитки его от ВЛ, а так же от наличия или отсутствия внешней молниезащиты.

Продолжение статьи: Электробезопасный частный дом и дача. Часть 4 (окончание). Примеры выбора УЗИП

Миронов С.И. fifc.ivanov2012@Ya.ru