Меню

Статья Защита устройств автоматики телемеханики и связи от атмосферных перенапряжений

Защита оборудования связи от напряжения

А.Афанасьев, A.Коншин, B.Прудинский

ПРИМЕНЕНИЕ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТЫ ОБОРУДОВАНИЯ И ЛИНЕЙНЫХ КАБЕЛЕЙ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ И ИЗБЫТОЧНЫХ ТОКОВ

Мир связи. № 5, 2003

За последние годы в России, к сожалению, резко возросло количество пожаров и повреждений коммутационного оборудования АТС, вызванных воздействием посторонних опасных токов и напряжений, возникающих на линиях связи. В соответствии с приказом МС РФ №3 от 19. 01. 2001 г. и решением коллегии МС РФ № 4-1 от 17. 04. 2001 г. рядом организаций был проведен анализ причин возникновения пожаров и предложены меры по защите оборудования и линейных кабелей от опасных токов и напряжений. Несмотря на это, операторы связи по-прежнему не имеют четкого представления о путях решения данной проблемы и тратят значительные средства на приобретение различного оборудования защиты, изготавливаемого многочисленными производителями, не анализируя при этом, в каких условиях оно будет работать. И, естественно, не всегда добиваются желаемого результата. В данной статье авторы предпринимают попытку по-новому взглянуть на проблему защиты коммутационного оборудования.

ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ И ИЗБЫТОЧНЫХ ТОКОВ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Как показывает практика, наиболее опасными по степени влияния и частоте воздействия на оборудование связи являются так называемые перенапряжения и избыточные токи, наводимые в проводных линиях и представляющие собой согласно Рекомендации МСЭ-Т К.20:

импульсные высоковольтные напряжения, возникающие при грозовых разрядах (в Рекомендации К.20 не рассматриваются случаи прямого попадания молнии в линейно-кабельные сооружения);

кратковременные переменные напряжения, возникающие при коротких замыканиях в ЛЭП или контактных сетях электрифицированных железных дорог;

длительно воздействующие переменные напряжения, возникающие при непосредственном электрическом контакте проводной линии связи с сетью электропитания 220 В.

Перечисленные помехи характеризуются столь высокими уровнями, что их воздействие может привести к выходу из строя незащищенного оборудования.

На характеристики перенапряжений и избыточных токов также существенно влияют условия окружающей среды, в которых происходит эксплуатация оборудования.

Так, высокий уровень грозоактивности, большое удельное сопротивление земли, наличие воздушных линий увеличивают вероятность появления в линиях связи перенапряжений высокой амплитуды (свыше 1000 В). Такие районы эксплуатации классифицируются согласно Рекомендации К.11 МСЭ-Т как «подверженные влияниям». Наличие подземных металлических конструкций (трубопроводов, бронированных кабелей и т. п.), низкое удельное сопротивление земли, подземная прокладка кабелей значительно уменьшают амплитуду наводимых перенапряжений от грозовых разрядов и коротких замыканий в ЛЭП за счет экранирующего действия (амплитуда импульсных перенапряжений не более 1000 В). Такие районы классифицируются как «не подверженные влияниям» и характерны для городских центров. Проводные линии электросвязи, в том числе кабельные линии (кабели с металлическими жилами), воздушные линии и линии смешанного типа, по которым осуществляется передача сигналов электросвязи, одновременно являются приемниками и средой передачи энергии внешних источников опасных помех. Распространяясь по проводным линиям, перенапряжения и избыточные токи воздействуют на линейно-кабельное и кроссовое оборудование, абонентские комплекты и комплекты соединительных линий АТС, на входы/выходы аппаратуры систем передачи, оконечные абонентские телефонные устройства. Перенапряжения от грозовых разрядов и коротких замыканий в ЛЭП могут возникать во всех типах линий (абонентских, соединительных, передачи данных и др.).

Особенно опасным является длительное воздействие напряжения сети 220 В, так как возникающее при этом повышенное тепловыделение в электрорадиоэлементах может вызвать возгорание оборудования. Случай воздействия 220 В, как правило, наблюдается в абонентских линиях (АЛ).

Наибольшая вероятность попадания 220 В в абонентских линиях имеет место в жилых, общественных и промышленных зданиях и сооружениях:

при совместной прокладке телефонных и силовых кабелей сети электропитания в одном кабелепроводе;

при использовании абонентом оконечных абонентских телефонных устройств (ОАТУ), не имеющих сертификата соответствия Минсвязи России или из-за нарушения правил эксплуатации ОАТУ;

из-за нарушений правил техники безопасности при проведении регламентных работ на сетях.

ПРИЧИНЫ ПОВРЕЖДЕНИЙ ОБОРУДОВАНИЯ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ И ИЗБЫТОЧНЫХ ТОКОВ

Основными причинами повреждений оборудования при воздействии перенапряжений и избыточных токов являются:

отсутствие или недостаточность встроенной в оборудование электрической защиты. Это характерно для оборудования координатной, квазиэлектронной и некоторых типов АТС электронных систем коммутации и оборудования систем передачи, изготовленных 10—20 лет назад и более, находящихся в эксплуатации;

несогласованность характеристик электрической защиты, устанавливаемой в оконечных устройствах (кроссах), со стойкостью защищаемого оборудования. Например, недостаточное быстродействие защиты по току или недостаточно низкие уровни ограничения импульсных напряжений;

некачественное заземление (пути отвода перенапряжений и избыточных токов);

неправильный выбор схемы и режима работы элементов защиты;

применение некачественных материалов и электрорадиоэлементов (горючих, имеющих низкую электрическую прочность и т. п.).

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЕ

Стойкость к перенапряжениям и избыточным токам коммутационного оборудования, оборудования систем передачи, ОАТУ может быть повышена путем установки дополнительной электрической защиты по напряжению и/или по току, устанавливаемой в кроссовом и распределительном кабельном оборудовании (шкафы, коробки, кабельные ящики). Дополнительная защита должна отвечать следующим общим требованиям:

обеспечивать требуемые для защищаемого оборудования уровни ограничения помех;

вносить минимальные искажения при передаче рабочих сигналов;

выдерживать (с требуемым качеством функционирования в соответствии с нормативно-технической документацией) воздействие помех;

срабатывание защиты не должно приводить к повреждению оборудования, находящегося за пределами защищаемого оборудования;

обеспечивать надежность, безопасность и удобство пользования. Обеспечение требуемого снижения уровней помех достигается за счет ограничения амплитуд перенапряжений и избыточных токов с помощью специальных элементов защиты:

для защиты от высоковольтных импульсных помех используются разрядники, варисторы, ограничительные диоды и элементы микроэлектроники;

для защиты по току используются самовосстанавливающиеся элементы многократного действия (позисторы, или Polyswitch).

В зависимости от требуемого снижения уровней высоковольтных импульсных помех защита может содержать одну и более ступеней, в основе защитного действия которых лежит принцип отвода тока помехи на «землю», что предъявляет повышенные требования к качеству заземления оборудования.

АНАЛИЗ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТЫ И СПОСОБЫ ИХ ВКЛЮЧЕНИЯ

В настоящее время на телефонных сетях России находится в эксплуатации большое количество оборудования всевозможных систем коммутации разных годов выпуска, изготовленных как в России, так и за рубежом. На кроссах этих АТС установлен целый спектр оконечных кабельных устройств подключения — от пирамидальных рамок под пайку на станционной стороне и громполос 25 х 2 на линейной до современных плинтов с врезными контактами.

Плинты с врезными контактами для подключения металлических жил кабелей в последнее время являются наиболее применяемыми и перспективными, поэтому в статье дается анализ устанавливаемых на них современных устройств защиты. Плинты по способу подключения устройств защиты имеют следующие разновидности:

с неразмыкаемыми контактами;

с нормально замкнутыми контактами;

с нормально разомкнутыми контактами.

Кроме того, плинты имеют емкость 8 или 10 пар и различаются формой врезного контакта и способом крепления на арматуру кросса.

Плинт с неразмыкаемыми контактами обладает возможностью только параллельного подключения к линии устройств защиты, с нормально замкнутыми или нормально разомкнутыми контактами — как параллельного, так и последовательного включения элементов защиты в линию.

Выпускаемые различными фирмами (российскими и зарубежными) устройства защиты можно разделить на три вида исполнения:

4-х точечная защита

5-ти точечная защита

5-ти точечная защита

а) 3-точечная защита, представляющая собой трехполюсный газонаполненный разрядник (рис. 1), содержит только одну (грубую) ступень защиты от импульсных высоковольтных перенапряжений (поз. 1) и может устанавливаться в плинты с контактами любого типа. Конструктивно 3-точечная защита выполняется в виде магазина с разрядниками на 8 или 10 пар или штекера на 1 пару;

б) 4-точечная защита, представляющая собой четырехполюсник на различной элементной базе (рис. 2), содержит одну ступень защиты по току (поз. 2) и может устанавливаться в плинты с нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми контактами. Конструктивно 4-точечная защита выполняется в виде модуля (штекера) на 1 пару;

в) 5-точечная защита (комплексная), представляющая собой пятиполюсники с различными по сложности схемотехническими решениями на различной элементной базе (рис. 3 и 4), содержит ступень защиты от опасных токов (поз. 2) и одну (грубую) или две (грубую и тонкую) ступени защиты от перенапряжений (см. рис. 3, поз. 1 или рис. 4, поз. 1 и 3 соответственно). 5-точечная защита может устанавливаться в плинты с нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми контактами и выполняется конструктивно в виде модуля (штекера) на 1 пару.

Выбирая тип защиты и способ ее включения, можно решить практически все проблемы по ограничению перенапряжений и/или опасных токов, что становится понятным при рассмотрении работы каждой ступени на примере абонентской линии (АЛ).

Первая ступень защиты (грубая) от высоковольтных импульсных перенапряжений, как уже упоминалось, выполняется на газонаполненном металлокерамическом разряднике и традиционно устанавливается на линейной стороне кросса.

Статическое напряжение пробоя разрядников Us должно превышать максимальное рабочее напряжение в АЛ, равное 230 В (по ОСТ 45.54-95) и может быть выбрано в соответствии с выпускаемыми типономиналами: Us = 230 — 250 В либо Us = 350 — 450 В.

Однако в первом случае (Us = 230 — 250 В) при длительном воздействии помех амплитудой, превышающей Us (например, напряжение сети 220 В на абонентских линиях), разрядник срабатывает (амплитудное значение напряжения сети в этом случае составляет Uампл = 220 · √2 = 310 В) и, так как через него течет большой ток, нагревается. Возникает вероятность токовой перегрузки проводов и повреждения изоляции кабелей линейного ввода и кроссового оборудования. Защита разрядника от перегрева достигается установкой на нем термозамыкателя (fail-safe), который закорачивает разрядник при его разогреве (рис. 5, а, б, поз. 2), но при этом возрастает опасность повреждения изоляции линейного кабеля.

Рис. 5. Схемы защиты от высоковольтных импульсных напряжений с использованием разрядника


1 — разрядник; 2 — термозамыкатель (fail-safe); 3 — размыкающая защита линии (дополнительный предохранитель)

Для обеспечения защиты линии от перегрузки по току при закорачивании разрядника в линии (или модуле защиты) может устанавливаться дополнительный предохранитель (см. рис. 5, б, поз. 3). При использовании разрядника Us = 230 — 250 В для восстановления работоспособности линии после устранения аварийного попадания 220 В требуется замена модуля защиты. Разрядники с Us = 230 — 250 В могут устанавливаться только на линиях, вероятность аварийного попадания в которые напряжения 220 В мала (соединительные линии, линии, не заходящие в квартирный сектор, не имеющие пересечений с линиями сети электропитания и т. п.).

Во втором случае (Us = 350 — 450 В) напряжение пробоя разрядников выше амплитудного напряжения сети 220 В и разрядник не будет срабатывать от напряжения сети и нагреваться. При этом не требуется установка на разряднике термозамыкателя (см. рис. 5, в) и практически устраняются причины возможной токовой перегрузки проводов линии и пожароопасности в кроссе.

При аварийном попадании в АЛ напряжения сети 220 В как при использовании разрядников Us = 230 — 250 В с термозамыкателями, так и разрядников Us = 350 — 450 В без термозамыкателей провода линии будут находиться под опасным неконтролируемым напряжением до момента устранения контакта АЛ с сетью 220 В.

При проведении работ на кроссе в этом случае персонал должен соблюдать повышенные меры безопасности.

Элемент токовой защиты от длительно воздействующих опасных токов выполняется на основе позистора (или Роlyswitch) и в зависимости от типа обеспечивает рабочие токи в пределах от 60 до 500 мА. Защита по току может устанавливаться самостоятельно (модуль защиты по току на 1 пару) и в паре с элементом защиты по напряжению. При необходимости дополнительной защиты оборудования АТС от опасных токов модуль защиты по току на одну пару (см. рис. 2), как правило, устанавливается на станционной стороне кросса и не мешает эксплуатационным измерениям. Однако при возникновении в линии (воздушной или смешанной — в сельской или пригородной зоне) больших перенапряжений (грозовой разряд) высока вероятность разрушения элемента токовой защиты, что потребует замены модуля. Во избежание разрушения элементов токовой защиты возможна дополнительная установка разрядников с Us = 350 — 450 В на линейную сторону кросса, но при этом эксплуатационные измерения проводить крайне затруднительно (заняты обе стороны кросса).

Источник



Меры защиты на линиях связи

Основные меры защиты на линиях связи от опасных и мешающих влияний: применение кабелей связи с оболочками, имеющими повышенный экранирующий эффект; включение разрядников и предохранителей; включение редукционных трансформаторов; прокладка вдоль кабеля металлических тросов.

Читайте также:  13 Эксплуатация автоматизированных систем управления технологическими процессами газораспределения АСУ ТП

Экранирование кабелей связи. Экранирование является одной из основных мер защиты от опасных и мешающих влияний. Металлические оболочки (экраны) полностью защищают кабельные цепи связи от внешних электрических полей и частично снижают влияние магнитных полей. Физическая сущность экранирования металлической оболочки кабеля основана на создании индуцированными линиями высокого напряжения токов в оболочке встречного магнитного поля, которое частично компенсирует основное влияющее поле. Эффективность экранирования кабельных экранов оценивается коэффициентом экранирования, который в диапазоне низких частот называют коэффициентом защитного действия (КЗД). Применительно к влиянию ЛВН на кабели связи в диапазоне низких частот КЗД определяется как отношение ЭДС, наводимой в жилах кабеля при наличии экрана, к наводимой ЭДС при отсутствии экрана. Различают идеальный и реальный КЗД. Идеальный КЗД соответствует идеальному заземлению, а реальный — конечному значению сопротивления заземления. Для тонального диапазона частот идеальный КЗД.

где R0 oб − активное сопротивление экранирующих покровов кабеля постоянному току; L − полная индуктивность экранирующих покровов.

Из формулы (7.9) видно, что для уменьшения КЗД (улучшения экранирования) необходимо уменьшать активное сопротивление и повышать индуктивность экранирующих покровов. Для обеспечения надежного экранирования необходимо строго выполнять нормы на величину сопротивления заземления экранов, так как чем меньше сопротивление заземления, тем лучше экранирование.

Следует отметить, что такую же физическую основу имеет и экранирование рельсов железных дорог, грозозащитного троса ЛЭП, различного рода трубопроводов, которые на участках сближения ЛВН и линий связи проходят параллельно.

Существующие конструкции кабелей ГТС со свинцовыми оболочками (кабели ТГ, ТБ) и полиэтиленовыми оболочками с ленточными алюминиевыми экранами (кабели ТПП, ТПЛБ) имеют сравнительно большие КЗД на частоте 50 Гц: для небронированных кабелей S = 0,99. 0,6, а для бронированных S = 0,96. 0,3. Следовательно, эти кабели не всегда обеспечивают высокую защищенность от опасных напряжений и токов в зоне повышенного электромагнитного влияния. Существенно снизить (улучшить КЗД кабелей связи можно заменой свинцовых оболочек алюминиевыми (КЗД уменьшается в 7. 8 раз). Поэтому для зон повышенного электромагнитного влияния ЛВН рекомендуется использовать кабели связи с алюминиевыми оболочками. В настоящее время на ГТС для организации протяженных межстанционных соединительных линий широко используют высокочастотный кабель МКСАШп-4х4-1,2. Для кабрирования телефонных узлов в местах скопления большого количества ЛВН (например, на территории мощных электростанций) и для организации низкочастотных межстанционных соединительных линий в зоне повышенного влияния целесообразно использовать специально выпускаемые для таких целей кабели, имеющие алюминиевую оболочку и броню, защищенные полиэтиленовым шлангом.

Защита с помощью разрядников и предохранителей. На телефонных сетях для защиты от опасных напряжений и токов аппаратуры АТС, телефонных аппаратов абонентов и кабелей связи широкое применение находят разрядники и предохранители. На городских телефонных сетях разрядники и предохранители устанавливают на кроссах, которые являются на телефонных станциях местом соединения линейных и станционных кабелей. На кроссе обеспечивается возможность подключения к абонентским и соединительным линиям с целью проведения измерений и проверок в сторону линии и в сторону станции при определении места повреждения.

Для защиты от высоких напряжений, возникающих на линии связи, между проводом и землей включают разрядник. Защитная функция разрядника заключается в полном или частичном преобразовании энергии электрического поля наведенной волны, опасной своим высоким потенциалом, в энергию магнитного поля с низким напряжением относительно земли. Основными рабочими элементами разрядника являются электроды, отделенные друг от друга искровым промежутком.

Рисунок 7 3 − Защитное действие разрядника

При возникновении на разряднике высокого напряжения частотой 50 Гц или импульсного напряжения при грозовых разрядах с амплитудой, превышающей напряжение его зажигания, происходит пробой искрового промежутка (рис. 7.3). Тогда через разрядник потечет разрядный ток

где UП − амплитуда падающей волны; ZB − волновое сопротивление цепи «провод-земля»; Rpаз − сопротивление разрядника; RЗ − сопротивление заземления.

Практически , поэтому

При отекании разрядного тока наведенное напряжение уменьшается до величины падения напряжения на разряднике и заземлителе:

Отсюда следует, что защитное действие разрядника возрастает с уменьшением сопротивления заземления. Поэтому очень важным условием надежной работы разрядников является строгое соблюдение норм на сопротивление заземления. На сетях ГТС используют в основном угольные двухэлектродные разрядники типа УР-500 с номинальным напряжением зажигания 500 В и газонаполненные трехэлектродные разрядники типа Р-27 с номинальным напряжением зажигания 350 В.

Для защиты оборудования и обслуживающего персонала АТС от опасных токов на абонентских линиях в разрыв проводов связи включают предохранители. Предохранители бывают линейные и станционные. Линейные предохранители типа СН-1 (спиральные с ножевыми контактами) и СК (спиральные с коническими контактами) рассчитаны на величину тока 1 А. Станционными предохранителями являются термические катушки, устанавливаемые на кроссе. Термические катушки рассчитаны на ток 0,25 А (ТК-0,25) и 0,3 А(ТК-0,3). Они отключают оборудование станции от проводов линии связи в случае сообщения последних с проводами электросети с напряжением ниже напряжения зажигания установленных разрядников. Термокатушки являются предохранителями многократного действия.

Электрическая защита в кроссе и абонентских пунктах необходима при подземной прокладке кабеля на открытой местности, при подвеске кабеля, в случае использования смешанных линий, состоящих из кабеля и воздушной линии. Следует отметить, что в связи с использованием на ГТС кроссового оборудования импортных поставок и внедрением квазиэлектронных и электронных АТС электрическая защита на основе угольных разрядников и термокатушек подлежит замене на более совершенные устройства защиты. Вместо угольных разрядников и предохранителей применение двухэлектродных миниатюрных газонаполненных разрядников с напряжением зажигания 90, 240 и 350 В. Эти разрядники имеют замыкатели в виде плавких шайб, колец или пружинных контактов, которые обеспечивают в аварийных ситуациях замыкание проводов связи на землю.

По сравнению с электромеханическими, квазиэлектронные и электронные АТС более чувствительны к внешним перенапряжениям. Поэтому для этих АТС может предусматриваться дополнительная, так называемая вторичная ступень защиты, которая реализуется непосредственно в оборудовании АТС.

Защита от магнитного влияния ЛВН с помощью редукционных (компенсирующих) трансформаторов (PT). Включение PT позволяет снизить (улучшить) величину коэффициента защитного действия металлической оболочки кабеля связи. На ГТС наиболее целесообразно использовать РТ в местах сближения с ЛВН высокочастотных межстанционных соединительных линий. Снижение КЗД достигается за счет повышения индуктивной связи между металлической оболочкой и жилами кабеля путем включения в линию PT с коэффициентом трансформации, равным единице. Первичная обмотка трансформатора из медного провода включается в разрыв оболочки, а вторичная обмотка выполняется из сердечника того же кабеля, что и защищаемый, но со снятой оболочкой. Сечение провода первичной обмотки выбирается не меньше эквивалентного сечения металлической оболочки.

Источник

[Статья] Защита устройств автоматики, телемеханики и связи от атмосферных перенапряжений

Кабельные вставки и линейные трансформаторы. Кабельные вставки в воздушную высоковольтно-сигнальную линию СЦБ защищают от атмосферных перенапряжений вентильными разрядниками FV типа РВП независимо от ее длины по обоим концам стыка кабеля и линии (рис. 123). Заземляемые выводы разрядников, муфту, броню и оболочку кабеля на каждом конце соединяют друг с другом и присоединяют к заземлению высокого напряжения.

При воздействии прямых или косвенных разрядов молнии и срабатывании разрядников жила кабеля приобретает потенциал, равный сумме падений напряжения на сопротивлении заземлителя и на нелинейном сопротивлении разрядника. Поскольку заземлитель присоединен также к оболочке и броне кабеля, разность потенциалов между жилой и оболочкой кабеля будет равна остающемуся напряжению разрядника (33—55 кВ), которое значительно ниже импульсной электрической прочности изоляции кабеля. Одновременно при срабатывании разрядника жила соединяется с оболочкой кабеля, и они будут находиться почти под одинаковым потенциалом по отношению к земле.

При прямом ударе молнии кабельная вставка длиной 100 м с включенными с обоих кондов разрядниками снижает атмосферные перенапряжения в 15—25 раз.

Линейные трансформаторы типа ОМ, от которых питаются перегонные и станционные сигнальные установки, а также освещаются служебные помещения, защищают от атмосферных перенапряжений по трехточечной системе (рис. 124). Причиной повреждения линейного трансформатора ЛT является не абсолютный потенциал, под котором он может находиться при грозовых разрядах, а разность потенциалов, возникающая в данный момент на отдельных его элементах, а именно: между первичной (точка 1) и вторичной (точка 3) обмотками трансформатора, а также между одной из обмоток (точка 1 или 3) и металлическим корпусом (точка 2). Если на указанных элементах трансформатора ЛT потенциал будет возрастать одновременно до одного и того же значения, то разность потенциалов между обмотками по отношению друг к другу, а также между каждой обмоткой и металлическим кожухом трансформатора будет равна нулю. При этом, несмотря на высокий потенциал, трансформатор повреждаться не будет.

Основными элементами такой защиты являются разрядники типа РВП, пробивной предохранитель F типа ПП/А-3 и заземлитель, с помощью которого заземляют разрядники и кожух линейного трансформатора.

Сущность трехточечной системы защиты заключается в следующем. Волна атмосферного перенапряжения, набегающая с линии, вызывает срабатывание разрядников FV типа РВП. В результате амплитуда волны срезается до напряжения, равного импульсному разрядному напряжению искровых промежутков разрядников (до 50 кВ в разрядниках типа РВП-10), а токи молнии, обусловленные атмосферными перенапряжениями, отводятся с провода в землю.

Вторичные силовые цепи напряжением 110/220 В защищают от атмосферных перенапряжений низковольтными вентильными разрядниками типа РВНШ-250, установленными в релейных шкафах.

Для защиты трансформатора типа ОМ от опасных токов перегрузки в силовую цепь напряжением 110/220 В включают (на зажимы ОХ) низковольтные автоматические выключатели типа АВМ-1 с номинальным током, равным номинальному току трансформатора ОМ. Автоматические выключатели типа АВМ-1 устанавливают в кабельных ящиках.

Схемы защиты приборов автоблокировки. При электротяге постоянного тока на каждой перегонной сигнальной установке приборы автоблокировки, автоматической локомотивной сигнализации защищают от перенапряжений, возникающих в воздушных и линейных цепях, низковольтных силовых цепях напряжением 110/220 В и рельсовых цепях по схеме, представленной на рис. 125. Приборы, включенные в воздушные линейные цепи, которые заканчиваются кабельным вводом, защищают вентильными разрядниками FV типа РВНШ-250 или РВН-250 с обоих концов кабельного ввода, за исключением цепей смены направления движения, где разрядники устанавливают только на линейном конце кабельного ввода — в кабельном ящике КЯ-

Приборы СЦБ, включенные в низковольтные силовые цепи напряжением 110/220 В, защищают вентильными разрядниками FV типа РВНШ-250 или РВН-250, которые располагают в релейном шкафу РШ, соединяя их заземляющие выводы со средней точкой дроссель-трансформатора стальным круглым проводником диаметром не менее 10 мм. К средней точке дроссель-трансформатора ДТ подсоединяют металлический корпус релейного шкафа. Для защиты от коррозии блуждающими тяговыми токами мачты светофоров присоединяют к средней точке ДТ с помощью искрового промежутка многократного действия F типа ИПМ.

Для защиты от коммутационных перенапряжений, возникающих на приборах автоблокировки, автоматической локомотивной и переездной сигнализации при коротких замыканиях контактной сети, на питающих и приемных концах рельсовых цепей устанавливают керамические выравниватели RU типа ВК-220, которые включают параллельно дополнительным обмоткам дроссель-трансформаторов ЦТ.

При электротяге переменного тока приборы автоблокировки и автоматической локомотивной сигнализации защищают от перенапряжений, возникающих в низковольтных силовых цепях напряжением 110/220 Вив рельсовых цепях по схеме, показанной на рис. 126. Низковольтные силовые цепи напряжением 110/220 В защищают с одного конца кабельного ввода вентильными разрядниками FV типа РВНШ-250 или РВН-250, которые устанавливают в релейном шкафу РШ. Металлический корпус релейного шкафа и мачту светофора присоединяют к средней точке дроссель-трансформатора стальным круглым проводником диаметром не менее 10 мм.

Путевые приборы защищают от коммутационных напряжений, вызываемых короткими замыканиями контактной сети переменного тока, селеновыми выравнивателями. На питающем конце рельсовой цепи параллельно обмоткам изолирующих трансформаторов ИТ включают выравниватели RU2 типа ВС-220, а на приемном конце — выравниватели типа ВС-90.

При автономной тяге (рис. 127) приборы автоблокировки, автоматической локомотивной сигнализации защищают с помощью вентильных разрядников FV типа РВНШ-250 или РВН-250 и выравнивателей RU типа ВК-10. Все линейные цепи на этих участках должны быть защищены с обоих концов кабельного ввода с помощью вентильных разрядников или газонаполненных разрядников Р-35 или Р-350.

Вентильные разрядники, включаемые в низковольтные силовые цепи напряжением 110/220 В, устанавливают в каждом релейном шкафу РШ. Для заземления разрядников используют медный проводник с площадью поперечного сечения не менее 20 мм2, который присоединяют к металлическому корпусу релейного шкафа. С помощью двух выравнивателей RU типа ВК-10 и бутлежного кабеля шкаф присоединяют к рельсам, используемым в качестве заземлителя.

Читайте также:  КАК ПРОДАВАТЬ КОТЛЫ ЭФФЕКТИВНО информация о системах отопления и советы менеджерам по продаже

Для выравнивания и снижения потенциалов, возникающих на токоведущих частях сигнальных и путевых приборов, металлические корпуса релейных шкафов, мачты светофоров и рельсы соединяют с низковольтным заземлением, находящимся у основания опоры высоковольтной линии автоблокировки.

В качестве соединительных проводов используют соединенные вместе металлическую оболочку и броню сигнального кабеля, проложенного между релейным шкафом РШ и высоковольтной линией автоблокировки. Если кабели без металлической оболочки, то это соединение выполняют стальным жгутом, свитым из трех стальных проводов диаметром 5 мм и проложенным в земле на глубине 30—40 мм (это соединение показано штриховой линией).

На участках с автономной тягой приборы, включенные в рельсовые цепи, защищены выравнивателями RU типа ВК-10. Их включают параллельно путевым приборам релейных и питающих концов рельсовых цепей.

Устройства полуавтоматической блокировки. Аппаратуру полуавтоматической блокировки защищают от атмосферных перенапряжений, возникающих в линейных и сигнальных цепях, подвешиваемых на объединенных линиях СЦБ и связи. В качестве основных средств защиты служат вентильные разрядники FV типа РВНШ-250 и РВН-250.

Защиту воздушных сигнальных и силовых цепей напряжением 110/220 В в служебных помещениях ДСП и на стрелочных постах выполняют по схеме, изображенной на рис. 128. Если электроснабжение стрелочного поста осуществляется из помещения ДСП по кабелю, то разрядники в цепи напряжением 110/220 В не включают.

На входных и выходных сигнальных установках приборы полуавтоматической блокировки, включенные в воздушные сигнальные цепи и силовые цепи напряжением 110/220 В, защищают вентильными разрядниками FV типов РВНШ-250 и РВН-250 и выравнивателями RU типа ВК-10 по такой же схеме.

Устройства диспетчерской централизации (ДЦ) и диспетчерского контроля (ДК). Эти устройства подвержены атмосферным перенапряжениям, возникающим главным образом в воздушных кодовых цепях и низковольтных силовых цепях напряжением 380/220 В.

Перенапряжения с линейных кодовых цепей переходят непосредственно в тракты приема и передачи управляющих и известительных сигналов, воздействуя на отдельные приборы этих трактов: линейные трансформаторы, входные фильтры, усилители управляющих сигналов и генераторы известительных сигналов. В тракте приема управляющих сигналов эти перенапряжения, усиливаясь, воздействуют на полупроводниковые приборы линейного приемника. Кроме того, атмосферные перенапряжения проникают в цепи питания постоянного тока всех полупроводниковых приборов диспетчерской централизации.

Для ограничения атмосферных перенапряжений до безопасных значений в устройствах ДЦ устраивают защиту на вводах линейных кодовых цепей и низковольтных силовых цепей напряжением 380/220 В и непосредственно на полупроводниковых приборах. Если на всем протяжении линейные кодовые цепи выполнены кабелем, то защиты их не требуется.

Аппаратуру центрального поста ДЦ, включенную в линейные кодовые цепи, подвешенные на высоковольтной линии автоблокировки, защищают низковольтными вентильными разрядниками FV1 типа РВНШ-250 и FV2 типа ИР-7 (рис. 129). Разрядник типа Р-7 одновременно служит для ограничения тока молнии.

Аппаратуру центрального поста ДЦ, включенную в силовые цепи напряжением 380/220 В, защищают низковольтными вентильными разрядниками типа РВН-500. Схемы защиты устройств диспетчерской централизации систем «Нева» и «Луч» приводятся в технических условиях на аппаратуру. Их выполняют на заводах при изготовлении приборов ДЦ указанных систем. Аппаратуру диспетчерского контроля, включенную в линейные кодовые цепи, подвешенные на высоковольтной линии автоблокировки, на центральном посту защищают по такой же схеме, а на сигнальных установках — так же, как и приборы автоблокировки в линейных цепях.

Устройства электрической централизации. Защита этих устройств также основана на выравнивании потенциалов между токоведущими частями приборов и заземленного оборудования, на которое происходит разряд молнии.

На постах электрической централизации с центральными зависимостями в силовые цепи напряжением 380/220 В в питающие фидеры включают вентильные разрядники FV типа РВН-500 по схемам, которые приведены на рис. 130. Разрядники FV устанавливают на линейном вводе каждого питающего фидера, при этом зажимы для заземления разрядников присоединяют к общему контуру заземления постового оборудования.

В служебных помещениях ДСП в силовые цепи напряжением 110/220 В и линейные цепи, если они выполнены на всем протяжении не кабелем, включают вентильные разрядники FV типа РВНШ-250 по схеме рис. 131. В качестве заземлителя разрядников используют общий контур защитного заземления устройств СЦБ и связи.

На входных и перегонных сигнальных установках предусматривают защиту от перенапряжений приборов, включенных в воздушные линейные цепи, силовые цепи напряжением 110/220 В и в рельсовые цепи.

На выходных и других станционных сигнальных установках, если линейные сигнальные цепи каблированы на всем протяжении, разрядники и выравниватели включают в силовые цепи напряжением 110/220 В и в рельсовые цепи.

__________________

Зарегистрируйтесь , чтобы скачивать файлы.
Внимание! Перед скачиванием книг и документов установите программу для просмотра книг отсюда . Примите участие в развитии ж/д вики-словаря / Журнал «АСИ» онлайн

Источник

Защита радиоаппаратуры от перенапряжений

При выходе из строя как линейных, так и импульсных стабилизаторов постоянного напряжения, выполненных на транзисторах или микросхемах, выходное напряжение может стать практически равным входному (выпрямленному) напряжению, обычно снимаемому с конденсатора фильтра питания, установленного на выходе диодного моста. Например, при «прогорании» КР142ЕН5А, которая обычно используется в цепях питания цифровых устройств, на шины питания может поступить напряжение 7. 15 В вместо положенных 5 В. Это уже опасно для абсолютного большинства устройств.

Иногда для защиты чувствительных к перенапряжению узлов радиоаппаратуры используют мощный стабилитрон с напряжением стабилизации, чуть большим номинального напряжения питания. Недостаток такого способа защиты в том, что многие стабилитроны обладают достаточно большим дифференциальным сопротивлением, и защищаемое устройство может продолжать работать некоторое время, получая напряжение, на 0,5. 1,5 В больше номинального. Сильно разогревающийся в это время стабилитрон может «уйти на обрыв», и защиты как таковой не получится.

Для предохранения отдельных узлов и блоков радиоаппаратуры от повышенного напряжения при повреждении стабилизатора или неправильного подключения к источнику питания, можно собрать несложный регулируемый блок защиты (рис.1). Он включается в разрыв цепи между выходом источника питания и нагрузкой.

Рис.1. Приципиальная схема простого блока защиты

Работает этот блок следующим образом. При повышении входного напряжения ток через стабилитрон VD1 резко возрастает, соответственно, увеличивается и ток в цепи управляющего электрода тиристора VS1, тиристор открывается и шунтирует питание нагрузки до момента срабатывания предохранителя FU1. Мощный проволочный резистор R3 предотвращает пробой тиристора из-за сильного броска тока, который возникает в случае, если в цепи питания установлены оксидные конденсаторы большой емкости. Стабилитрон VD1 выбирается на напряжение, примерно на 0,3. 1,5 В меньшее, чем номинальное напряжение питания. Выбор его типа зависит от ряда факторов, поэтому оптимальный вариант для каждого конкретного случая лучше определить экспериментально. Регулировкой резистора R1 можно точно установить то напряжение, при котором будет открываться тиристор. Конденсатор С1 предотвращает ложное срабатывание блока защиты при коротких импульсных помехах, которые могут появляться в цепи питания. Резистор R2 защищает стабилитрон и тиристор в случае, когда движок подстроечного резистора находится в верхнем положении. На время настройки этого блока предохранитель желательно заменить лампой накаливания, по зажиганию которой можно судить о моменте включения тиристора.

Более совершенный блок защиты можно собрать по схеме, приведенной на рис.2.

Рис.2. Приципиальная схема блока защиты с реле

При повышении входного напряжения питание нагрузки прекращается из-за размыкания контактов реле К1. Цепь R3-VD2 предназначена для уменьшения кратковременного всплеска напряжения на выходе блока, который может появиться из-за инерционности переключения контактов реле.

Для защиты установленных в автомобиле радиоэлектронных устройств, например, автомагнитолы или сигнализации от превышения напряжения в бортовой сети, можно собрать блок защиты по схеме, приведенной на рис.3.

Рис.3. Приципиальная схема блока защиты автомобильных радиоэлектронных устройств

Здесь движок резистора R1 установлен в положение, при котором срабатывание защиты происходит при входном напряжении 15. 16 В. При открывании тиристора размыкаются контакты реле, питание нагрузки прекращается, начинает вспыхивать мигающий светодиод HL1. Конденсаторы С1. СЗ повышают помехоустойчивость. Нажатием кнопки SB1 (без фиксации) можно возвратить блок защиты в режим ожидания.

Подстроечные резисторы можно взять сопротивлением 150. 470 Ом типов СПЗ-38, РП1-63М, СП5-16ВА, СП4-1 или, что лучше, многооборотные — типа СПЗ-39. Проволочные резисторы — типа С5-16МВ или самодельные из короткого отрезка толстого высокоомного провода.Конденсаторы — типов К10-17, КМ-5. Тиристоры подойдут любые из серий КУ228, КУ201, КУ202, Т122. Диод КД213А заменяется мощным диодом из серий КД202, Д242, КД2999. Мигающий светодиод использован красного цвета. Его можно заменить любым из серий L56, L36, L799, L816 и другими аналогичными. Электромагнитное реле типа РМУ (паспорт ЧП4.523.332) можно заменить на любое, надежно срабатывающее при номинальном входном напряжении и имеющее достаточно мощные нормальнозамкнутые контакты.

В узлах по схемам на рис.2 и 3 можно устанавливать реле типа РЭК29 от систем ДУ старых отечественных телевизоров, отмотав с его катушки нужное количество витков. Можно приспособить и подходящие по конструкции автомобильные реле.

Для защиты автомобильного оборудования в цепи датчика напряжения можно использовать стабилитроны КС297В, Д814Д, КС213Ж, КС508А, 1N6003B. Для конструкций на низковольтных цифровых микросхемах подойдут стабилитроны типов КС126Г, КС126Д, КС139А, КС147А, КС407Б, КС439А, 1 N5991 В. Для устройств на ИМС серий К561, 564, КР1561 нужный стабилитрон можно выбрать из ряда КС215Ж, КС216Ж, КС508Б, КС518А, 1N6005B, 1N6006B, 1N4745A.

Источник: П.Хоровиц, У.Хилл. Искусство схемотехники. — М.: Мир, 2001, С.335.

Бутов А. Опубликована: 2005 г. 0
Вознаградить Я собрал 0 0

Источник

Защита оборудования от импульсных перенапряжений и коммутационных помех

На написание данного текста меня сподвигло ощущение незнания многими принципов работы, использования (или даже незнание о существовании) параллельной защиты от импульсных перенапряжений в сети, в том числе и вызванных разрядами молний
Импульсные помехи в сети довольно распространены, они могут возникать во время грозы, при включении/выключении мощных нагрузок (поскольку сеть это RLC цепь, то в ней при этом возникают колебания, вызывающие выбросы напряжения) и многие другие факторы. В слаботочных, в том числе цифровых цепях, это еще более актуально, поскольку коммутационные помехи достаточно хорошо проникают через источники питания (больше всего защищенными являются Обратноходовые преобразователи — в них энергия трансформатора передается на нагрузку, когда первичная обмотка отключена от сети).
В Европе уже давно де-факто практически обязательна установка модулей защиты от импульсных перенапряжений (далее буду, для простоты, называть грозозащитой или УЗИП), хотя сети у них получше наших, а грозовых областей меньше.
Особо актуальна стало применение УЗИП последние 20 лет, когда ученые стали разрабатывать все больше вариантов полевых MOSFET транзисторов, которые очень боятся превышения обратного напряжения. А такие транзисторы используются практически во всех импульсных источниках питания до 1 кВА, в качестве ключей на первичной (сетевой) стороне.
Другой аспект применения УЗИП — обеспечение ограничения напряжения между нейтральным и земляным проводником. Перенапряжение на нейтральном проводнике в сети может возникать, например, при переключении Автомата ввода резерва с разделенной нейтралью. Во время переключения, нейтальный проводник окажется «в воздухе» и на нем может быть что угодно.

Характеристики импульсов перенапряжения

Импульсы перенапряжений в сети характеризуются формой волны и амплитудой тока. Форма импульса тока характеризуется временем его нарастания и спада — для европейских стандартов это импульсы 10/350 мкс и 8/20 мкс. В России, как это случается часто в последнее время, переняли стандарты Европы и появился ГОСТ Р 51992-2002. Числа в обозначении формы импульса означают следующее:
— первая — время (в микросекундах) нарастания импульса тока с 10% до 90% от максимального значения тока;
— вторая — время (в микросекундах) спада импульса тока до 50% от максимального значения тока;

Защитные устройства делятся на классы в зависимости от мощности импульса, который они могут рассеять:
1) Класс 0 (А) — внешняя грозозащита (в данном посте не рассматриваем);
2) Класс I (B) — защита от перенапряжений, характеризующихся импульсными токами амплитудой от 25 до 100 кА формой волны 10/350 мкс (защита в вводно-распределительных щитах здания);
3) Класс II ( C) — защита от перенапряжений, характеризующихся импульсными токами амплитудой от 10 до 40 кА формой волны 8/20 мкс (защита в этажных щитах, электрощитах помещений, вводах электропитающего оборудования);
3) Класс III (D) — защита от перенапряжений, характеризующихся импульсными токами амплитудой до 10 кА формой волны 8/20 мкс (в большинстве случаев защита встроена в оборудование — если оно изготовлено в соответствии с ГОСТ);

Читайте также:  Объем производства насосов в России

Приборы защиты от импульсных перенапряжений

Основными двумя приборами УЗИП являются разрядники и варисторы различной конструкции.

Разрядник

Разрядник — электрический прибор открытого (воздушного) или закрытого (наполненного инертными газами) типа, содержащий в простейшем случае два электрода. При превышении напряжения на электродах разрядника определенного значения, он «пробивается», тем самым ограничивая напряжение на электродах на определенном уровне. При пробое разрядника по нему протекает значительный ток (от сотен Ампер до десятков килоАмпер) за короткое время (до сотен микросекунд). После снятия импульса перенапряжения, если не была превышена мощность, которую способен рассеять разрядник — он переходит в исходное закрытое состояние до следующего импульса.

Основные характеристики разрядников:
1) Класс защиты (см. выше);
2) Номинальное рабочее напряжение — длительное, рекомендованное производителем рабочее напряжение разрядника;
3) Максимальное рабочее переменное напряжение — предельное длительное напряжение разрядника, при котором он гарантированно не сработает;
4) Максимальный импульсный разрядный ток (10/350) мкс — максимальное значение амплитуды тока с формой волны (10/350) мкс, при котором разрядник не выйдет из строя и обеспечит ограничение напряжения на заданном уровне;
5) Номинальный импульсный разрядный ток (8/20) мкс — номинальное значение амплитуды тока с формой волны (8/20) мкс, при котором разрядник обеспечит ограничение напряжения на заданном уровне;
6) Напряжение ограничения — максимальное напряжение на электродах разрядника при его пробое из-за возникновения импульса перенапряжения;
7) Время срабатывания — время открывания разрядника (практически для всех разрядников — менее 100 нс);
8) (редко указываемый производителями параметр) статическое напряжение пробоя разрядника — статическое напряжение (медленно изменяемое во времени), при котором произойдет открытие разрядника. Измеряется подачей постоянного напряжения. В большинстве случаев оно на 20-30% превышает максимальное рабочее переменное напряжение, приведенное к постоянному (переменное напряжение, умноженное на корень из 2) ;

Выбор разрядника достаточно творческий процесс с многочисленными «плевками в потолок» — ведь мы заранее не знаем значение тока, который возникнет в сети.
При выборе разрядника можно руководствоваться следующими правилами:
1) При установке защиты в вводных щитах от воздушной линии электропередач или в областях, где частые грозы, устанавливать разрядники с максимальным разрядным током (10/350) мкс не менее 35 кА;
2) Выбирать максимальное длительное напряжение немного больше предполагаемого максимального сетевого напряжения (в противном случае есть вероятность что при высоком сетевом напряжении, разрядник откроется и выйдет из строя от перегрева);
3) Выбирать разрядники с как можно меньшим напряжением ограничения (при этом обязательно выполнение правил 1 и 2). Обычно напряжение ограничения разрядников класса I от 2,5 до 5 кВ;
4) Между проводниками N и PE устанавливать разрядники, специально для этого предназначенные (производители указывают что они для подключения к N-PE проводникам). Кроме того, эти разрядники характеризуются более низкими рабочими напряжениями, обычно порядка 250 В переменного тока (между нейтралью и землей в нормальном режиме вообще напряжение отсутствует) и большим разрядным током — от 50 кА до 100 кА и выше.
5) Подключать разрядники к сети проводниками сечением не менее 10 мм2 (даже если сетевые проводники имеют меньшее сечение) и как можно меньшей длины. Например, при возникновении в проводнике длиной 2 мера сечением 4 мм2 тока 40 кА, на нем упадет (в идеальном случае без учена индуктивности — а она тут играет большую роль) около 350 В. Если таким проводником подключен разрядник, то в точке подключения к сети напряжение ограничения будет равным сумме напряжения ограничения разрядника и падения напряжения на проводнике при импульсном токе (наши 350 В). Таким образом, значительно ухудшаются защитные свойства.
6) По возможности устанавливать разрядники перед вводным автоматическим выключателем и обязательно перед УЗО (при этом необходимо последовательно с разрядником установить предохранитель с характеристикой gL на ток 80-125 А, для обеспечения отключения разрядника от сети при выходе его из строя). Поскольку установить УЗИП перед вводным автоматом никто не позволит — желательно чтобы автомат был на ток не менее 80А с характеристикой срабатывания D. Это снизит вероятность ложного срабатывания автомата при срабатывании разрядника. Установка УЗИП перед УЗО обусловлена низкой стойкостью УЗО к импульсным токам, кроме того, при срабатывании разрядника N-PE, УЗО будет ложно срабатывать. Также, желательно УЗИП устанавливать перед счетчиками электроэнергии (что опять же, энергетики не позволят сделать)

Варистор

Варистор — полупроводниковый прибор с «крутой» симметричной вольт-амперной характеристикой.


В исходном состоянии варистор имеет высокое внутреннее сопротивление (от сотен кОм до десятков и сотен МОм). При достижении напряжения на контактах варистора определенного уровня, он резко снижает свое сопротивление и начинает проводить значительный ток, при этом напряжение на контактах варистора изменяется незначительно. Как и разрядник, варистор способен поглотить энергию импульса перенапряжения длительностью до сотен микросекунд. Но при длительном повышенном напряжении, варистор выходит из строя с выделением большого количества тепла (взрывается).
Все варисторы в исполнении на DIN-рейку оснащены тепловой защитой, предназначенной для отключения варистора от сети при его недопустимом перегреве (при этом по локальной механической индикации можно определить, что варистор вышел из строя).
На фото варисторы с встроенным тепловым реле после превышения рабочего напряжения разных значений. При значительном перенапряжении такая встроенная тепловая защита практически не эффективна — варисторы взрываются так, что уши закладывает. Однако, встроенная тепловая защита в варисторных модулях на DIN-рейку достаточно эффективна при любых длительных перенапряжениях, и успевает отключить варистор от сети

Небольшое видео натуралистических испытаний 🙂 (подача на варистор диаметром 20 мм повышенного напряжения — превышение на 50 В)

Основные характеристики варисторов:
1) Класс защиты (см. выше). Обычно варисторы имеют класс защиты II ( C), III (D);
2) Номинальное рабочее напряжение — длительное, рекомендованное производителем рабочее напряжение варистора;
3) Максимальное рабочее переменное напряжение — предельное длительное напряжение варистора, при котором он гарантированно не откроется;
4) Максимальный импульсный разрядный ток (8/20) мкс — максимальное значение амплитуды тока с формой волны (8/20) мкс, при котором варистор не выйдет из строя и обеспечит ограничение напряжения на заданном уровне;
5) Номинальный импульсный разрядный ток (8/20) мкс — номинальное значение амплитуды тока с формой волны (8/20) мкс, при котором варистор обеспечит ограничение напряжения на заданном уровне;
6) Напряжение ограничения — максимальное напряжение на варисторе при его открытии из-за возникновения импульса перенапряжения;
7) Время срабатывания — время открывания варистора (практически для всех варисторов — менее 25 нс);
8) (редко указываемый производителями параметр) классификационное напряжение варистора — статическое напряжение (медленно изменяемое во времени), при котором ток утечки варистора достигает значения 1 мА. Измеряется подачей постоянного напряжения. В большинстве случаев оно на 15-20% превышает максимальное рабочее переменное напряжение, приведенное к постоянному (переменное напряжение, умноженное на корень из 2) ;
9) (очень редко указываемый производителями параметр) допустимая погрешность параметров варистора — практически для всех варисторов ±10%. Эту погрешность следует учитывать при выборе максимального рабочего напряжения варистора.

Выбор варисторов также как и разрядников сопряжен с трудностями, связанными с неизвестностью условий их работы.
При выборе варисторной защиты можно руководствоваться следующими правилами:
1) Варисторы устанавливаются как вторая-третья ступень защиты от импульсных перенапряжений;
2) При использовании варисторной защиты II класса совместно с защитой I класса, необходимо учитывать разную скорость срабатывания варисторов и разрядников. Поскольку разрядники медленнее варисторов, если УЗИП не согласовать, варисторы будут принимать на себя бОльшую часть импульса перенапряжения и быстро выйдут из строя. Для согласования I и II классов грозозащиты применяются специальные согласующие дроссели (производители УЗИ имеют их ассортимент для таких случаев), либо длина кабеля между УЗИП I и II классов должна быть не менее 10 метров. Недостатком такого решение является необходимость вреза дросселей в сеть или ее удлинение, что увеличивает ее индуктивную составляющую. Единственным исключением является немецкий производитель PhoenixContact, который разработал специальные разрядники I класса с так называемым «электронным поджигом», которые «согласованы» с варисторными модулями этого же производителя. Эти комбинации УЗИП можно устанавливать без дополнительного согласования;
3) Выбирать максимальное длительное напряжение немного больше предполагаемого максимального сетевого напряжения (в противном случае есть вероятность что при высоком сетевом напряжении, варистор откроется и выйдет из строя от перегрева). Но тут нельзя перебарщивать, поскольку напряжение ограничения варистора напрямую зависит от классификационного (а следовательно, от максимального рабочего напряжения). Примером неудачного выбора максимального рабочего напряжения являются варисторные модули ИЭК с максимальным длительным напряжением 440 В. Если их устанавливать в сеть с номинальным напряжением 220 В, то работа его будет крайне неэффективна. Кроме того, следует учитывать, что варисторы имеют тенденцию к «старению» (т.е. со временем, при многих срабатываниях варистора, его классификационное напряжение начинает снижаться). Оптимальным для России будет применение варисторов длительным рабочим напряжением от 320 до 350 В;
4) Выбирать нужно с как можно меньшим напряжением ограничения (при этом обязательно выполнение правил 1 — 3). Обычно напряжение ограничения варисторов класса II для сетевого напряжения от 900 В до 2,5 кВ;
5) Не соединять параллельно варисторы для увеличения суммарной рассеиваемой мощности. Многие производители защит УЗИП (особенно класса III (D)) грешат параллельным соединением варисторов. Но, поскольку 100% одинаковых варисторов не существует (даже из одной партии они разные), всегда один из варисторов окажется самым слабым звеном и выйдет из строя при импульсе перенапряжения. При последующих же импульсах выйдут из строя цепочной остальные варисторы, поскольку они уже не будет обеспечивать требуемую мощность рассеяния (это тоже самое что соединять параллельно диоды для увеличения общего тока — так делать нельзя)
6) Подключать варисторы к сети проводниками сечением не менее 10 мм2 (даже если сетевые проводники имеют меньшее сечение) и как можно меньшей длины (рассуждения те же, что и для разрядников).
7) По возможности устанавливать варисторы перед вводным автоматическим выключателем и обязательно перед УЗО. Поскольку установить УЗИП перед вводным автоматом никто не позволит — желательно чтобы автомат был на ток не менее 50А с характеристикой срабатывания D (для варисторов II класса). Это снизит вероятность ложного срабатывания автомата при срабатывании варистора.

Краткий обзор производителей УЗИП

Ведущими производителями, специализирующимися на УЗИП низковольтных сетей являются: Phoenix Contact; Dehn; OBO Bettermann; CITEL; Hakel. Также у многих производителей низковольтной аппаратуры, в продукции имеются модули УЗИП (ABB, Schneider Electric и др.). Кроме того, китай успешно копирует УЗИП мировых производителей (поскольку Варистор достаточно простой прибор, китайские производители изготавливают довольно качественную продукцию — например модули TYCOTIU).
Кроме того, на рынке довольно много готовых щитков защиты от импульсных перенапряжения, включающих в себя модули одного или двух классов защиты, а также предохранители для обеспечения безопасности, в случае выхода из строя защитных элементов. В этом случае, щиток закрепляется на стене и подключается к имеющейся электропроводке в соответствии с рекомендациями производителя.
Стоимость УЗИП разнится в зависимости от производителя в разы. В свое время (несколько лет назад), мною был проведен анализ рынка и выбран ряд производителей II класса защиты (некоторые в список не попали, в связи с отсутствием исполнений модулей на требуемое длительное рабочее напряжения 320 В или 350 В).
Как замечание по качеству, могу выделить только модули HAKEL (например PIIIMT 280 DS) — они имеют слабые контактные соединения вставок и изготовлены из горючего пластика, что запрещено ГОСТ Р 51992-2002. На данный момент HAKEL обновили ряд продукции — о ней ничего сказать не могу, т.к. не буду использовать HAKEL больше никогда

Применение УЗИП класса III (D) и защиту цифровых цепей устройств оставим на потом.
В заключение могу сказать, если после прочтения всего у вас появилось больше вопросов, чем после прочтения заголовка — это хорошо, поскольку тема заинтересовала, а она настолько необъятная, что можно не одну книгу написать.

Источник