Начало статьи:

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

Давайте сначала разберемся подробнее с чем мы будем иметь дело. Начнем с импульсов перенапряжения. Для расчетов и выбора УЗИП нам нужно знать, что различают импульсы тока МОЛНИИ и импульсы тока всех остальных перенапряжений. Из рисунка  1 видно в чем их главное отличие — импульс тока молнии почти в 17 раз длиннее импульса просто перенапряжения, то есть имеет гораздо большую мощность.

Далее, перечислю некоторые общие рекомендации, основанные на практике применения УЗИП:

1. Категорически нельзя использовать автоматические выключатели для защиты УЗИП от сопровождающих токов. Только предохранители.

2. УЗИП 1 класса желательно должно иметь моноблочную конструкцию (без съемных модулей).

3. УЗИП на ток молнии больше 20 кА (10/350 мкс) должно быть на базе разрядников.

4. Шиток в котором установлены УЗИПы должен быть металлическим.

Рис. 1. Отличие импульса молнии от импулься перенапряжения

Теперь воспользуемся алгоритмом выбора УЗИП представленными ниже.

Рис. 2. Схема выбора УЗИП

Так как при запитки дома от ВЛИ у нас система заземления TN-C-S, то мы должны установить УЗИП между фазным проводом и PEN проводом (при расстояниях более 30 метров от места разделения PEN провода до защищаемого оборудования необходима защита и между N и РЕ проводами).

ПРИМЕР 1. Дом запитан от ВЛИ

Внешней молниезащиты нет. Металлических коммуникаций заходящих в дом нет. Система заземления TN-C-S.

В данном примере у нас нет вероятности попадания прямого удара молнии (ПУМ) не со стороны ВЛИ, не со стороны внешней молниезащиты, не со стороны коммуникаций (водопровод и т.п). В данном случае возможны только перенапряжения с формой тока 8/20 мкс, что позволяет нам выбрать УЗИП в одном корпусе которого выполнена защита 1,2,3 классов и разместить его внутри дома.

Выбираем, например УЗИП комбинированный класса защиты 1+2+3 DS131VGS-230 (функция подавления импульсного тока молнии формой 10/350 мкс на12.5 кА в нем для нашего примера-избыточна). ПРИМЕЧАНИЕ: УЗИП для защиты от перенапряжений с формой тока 8/20 мкс выбирается из диапазона 5-20 кА. Что бы не считать число грозовых дней и т.п –лучше сразу брать УЗИП на 20 кА.

ПРИМЕР 2. Дом запитан от ВЛИ.

Внешней молниезащиты нет. В дом заходит металлическая труба, например газопровода (без изолирующей вставки). Система заземления TN-C-S.

При ПУМ (100 кА) в такую трубу, 50кА пойдет вправо, другие 50кА — влево от места удара молнии. Зайдя в наш дом, 50 кА разделятся на две равные части: 25 кА уйдут в наше заземляющее устройство, а другие 25 кА разделятся тоже на две равные части: 12.5 кА уйдут в PEN проводник, а другие 12.5 кА – через наш УЗИП в фазный провод. Таким образом нам необходим УЗИП на 12.5 кА с формой импульса 10/350 мкс. Выбираем УЗИП такой же как и в примере выше, но теперь функция подавления тока молнии формой 10/350 мкс на 12.5 кА для нас не избыточна, а просто необходима.

ПРИМЕР 3. Дом запитан от ВЛИ. Есть внешняя молниезащита. Металлических коммуникаций заходящих в дом нет. Система заземления TN-C-S.

При ПУМ (100кА) в молниприемник, 50 кА уйдет в наше заземляющее устройство, оставшиеся 50 кА разделится на две равные части: 25 кА уйдут в PEN провод, а другие 25 кА- уйдет через наше УЗИП в фазный провод. Таким образом нам необходим УЗИП на 25 кА с формой импульса 10/350 мкс. Выбираем, например УЗИП комбинированный класса защиты 1+2+3 DS251VGS-300 у которого импульсный ток молнии равен 25 кА с формой импульса 10/350 мкс.

ПРИМЕР 4. То же что и в примере 3, но в дом заходит металлическая коммуникация (например труба водоснабжения).

Тогда при ПУМ в молниеприемник (100 кА), 50 кА уйдет в наше заземляющее устройство, а оставшиеся 50 кА разделятся на две части:25 кА уйдет в землю через мет.трубу водоснабжения (изолирующее вставки нет),а оставшиеся 25 кА тоже разделятся на две части; 12/5 кА уйдет на PEN проводник, а другие 12.5 кА через наше УЗИП уйдет на фазный провод. Выбираем УЗИП как и в примере 2.

Общее во всех этих примерах то, что дом запитан от ВЛИ а значит обрыв PEN провода невозможен и появление на вводе напряжения 380 вольт тоже маловероятно, поэтому можно выбирать УЗИП на максимальное рабочее напряжение сети. Видно также что УЗИПы имеют сравнительно небольшие токи, а значит их можно не опасаясь ставить внутри дома. Будет достаточно одного УЗИПа между фазным проводом и PEN проводом (имея ввиду небольшие расстояния в нашем домике).

Теперь рассмотрим варианты, когда наш дом запитан от ВЛ (от воздушной линии выполненной голыми проводами). В этом случае основная опасность от ПУМ нам грозит от самой ВЛ.

Не забываем что при запитки дома от ВЛ у нас система заземления ТТ, а следовательно необходима защита от импульсов перенапряжения как между фазным проводом и землей, так и между нулевым проводом и землей (защита между фазным проводом и нулевым проводом рекомендуется при необходимости).

Сначала необходимо обратить внимание на то как выполнено ответвление к вводу. Нам нужно что бы это ответвление было выполнено изолированными, отдельными ( с промежутком между фазным и нулевым проводами) и сечением не менее 16 мм. КВ.

Давайте теперь посмотрим в какое место возможен ПУМ. Так как ответвление к вводу мы выполнили ИЗОЛИРОВАННЫМ проводом то ПУМ в него исключаем. Если у нас выполнена разделка провода у изолятора- то возможен ПУМ в это место (самый худший вариант-половина ток молнии- 50 кА появится на фазном проводе ввода в дом).

Что бы исключить эту возможность необходимо выполнять разделку проводов ввода внутри дома, а соединение РЕ шины щитка с заземляющим устройством выполнить так что бы исключить ПУМ в этот проводник снаружи дома. Если мы не сделаем этого, то нам понадобится УЗИП на 50 кА с формой им. 10/350 мкс. Остается ПУМ в голый провод ВЛ на магистрали. В этом случе 50 кА уйдет влево, а другие 50 кА – вправо от места удара молнии по магистрали ВЛ. Дойдя до нашего столба ток молнии разделится: 25 кА пойдет дальше по магистрали, а другая часть в 25 кА свернет к нашему дому. Если же ваш столб является последним на ВЛ — то все 50кА зайдут в ваш дом. Исходя из всех этих нюансов вам и нужно определиться какой выбрать УЗИП.

Итак исходя из 50 кА и того факта, что при обрыве PEN провода на ВЛ у нас на вводе может появится напряжение до 380 вольт, можно выбрать УЗИП EZETEK ET B 50 ( 1+1) на рабочее напряжение 385 вольт.

После выбора нужного УЗИПа, необходимо руководствоваться далее рекомендациями завода-изготовителя, который приводит схемы его включения в различных системах заземления (TT,TN-C-S ) и другую необходимую информацию.

Подводя итоги, мы видим что грамотно выполнить защиту от перенапряжений — непростая задача и требует обдуманного решения с учетом многих факторов. Неправильно выбранный УЗИП, монтаж, сечения проводников и т.п – и такая защита принесет больше вреда, чем ее отсутствие.

Рис. 3. Схема включения УЗИП в с. TN-C-S

Рис. 4. Схема включения УЗИП в с. T Т

Определить необходимость предохранителя в цепи нулевой провод-зажим N УЗИПа можно исходя из следующих соображений. Представьте, идет гроза, шквальный ветер и происходит обрыв PEN провода на ВЛ. На наш нулевой провод приходит фаза. В наш L провод ударяет молния и срабатывает УЗИП. Через разрядник теперь будет течь и ток молнии и ток (сопровождающий) по цепи: нулевой провод (на котором сидит фаза) — ПР — разрядник — РЕшина — земля.

Если в момент перехода сопровождающего тока через ноль разрядник не прервал ток, то возникнет короткое замыкание и тогда должен сработать предохранитель, защитив эту цепь. Если наше заземляющее устройство имеет сопротивление 10 Ом, то сопровождающий ток будет равен 220_10=22 ампера, а если 1 оМ, то 220 ампер. Если в паспорте на УЗИП указано, что разрядник может выдержать сопровождающий ток больше этой величины — то можно обойтись и без предохранителя.

Миронов С.И. fifc.ivanov2012@Ya.ru