УЗИП со встроенным предохранителем: новые возможности в области внутренней молниезащиты

Аннотация
 
Производители УЗИП стараются максимально унифицировать выпускаемые изделия, чтобы облегчить проектировщикам и инженерам процедуру выбора устройств, сведя к минимуму количество принимаемых во внимание параметров.
Организация
 
 
(Германия)
Авторы
 
Федоров А.И.
 

В настоящее время область применения устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) постоянно расширяется, охватывая самые различные электроустановки, начиная от небольших частных домов и заканчивая крупными промышленными предприятиями. Производители УЗИП стараются максимально унифицировать выпускаемые изделия, чтобы облегчить проектировщикам и инженерам процедуру выбора устройств, сведя к минимуму количество принимаемых во внимание параметров. Однако определенные тонкости при выборе все-таки присутствуют и к их числу можно отнести, в первую очередь, вопрос о необходимости применения дополнительных коммутационных аппаратов, устанавливаемых перед УЗИП. Следует отметить, что в этом случае их единственной задачей является отключение цепи с УЗИП в случае его повреждения и обеспечение тем самым безопасной работы электроустановки.

С одной стороны, предохранитель в цепи УЗИП должен удовлетворять условию селективности, т.е. в случае возникновения длительного короткого замыкания в цепи УЗИП отключать поврежденную цепь, не вызывая при этом срабатывания вводного предохранителя. Для этого его номинальный ток должен быть меньше номинального тока вводного предохранителя. С другой стороны, плавкая вставка предохранителя в цепи УЗИП не должна перегорать под действием тока молнии, не превышающего пропускную способность УЗИП. Срабатывание предохранителя в этом случае неоправданно лишит электроустановку защиты, а также создаст повышенное напряжение на оборудовании в момент перегорания плавкой вставки (для предохранителей с малыми номинальными токами при воздействии токов молнии выше определенной величины возможен даже взрыв плавкой вставки (рис. 1), что создает существенную угрозу безопасности электроустановки).

Для трехфазных сетей с учетом принятого в стандарте ГОСТ Р 51992-2011 [1] распределения тока молнии, максимальный ток в каждом из проводов составляет 12,5 % от полного тока. Если ориентироваться на I, максимальный, уровень защиты (полный ток составляет 200 кА [2]), то в каждом из проводников четырехпроводной сети будет протекать ток до 25 кА. Это значение и представляет собой максимальную пропускную способность УЗИП класса I или комбинированных устройств, устанавливаемых во вводных щитах электроустановки.

Итак, плавкая вставка предохранителя, включенного в цепь УЗИП перед ним, не должна сгорать под действием протекания токов молнии до 25 кА включительно. Согласно диаграмме (рис. 1), приведенной в [3], плавкие вставки предохранителей общего назначения (gL/gG) с номинальным током до 250 А включительно будут перегорать при указанных токах, а следующий номинал - 315 А уже обеспечит нормальное протекание тока 25 кА без прерывания цепи.

РИС.1 Токи молнии (10/350 мкс), вызывающие перегорание и взрыв плавких
вставок предохранителей в зависимости от их номинальных токов (кликабельно)
Таким образом, для УЗИП класса I и комбинированных УЗИП в случае применения в трехфазных сетях можно рекомендовать использование предохранителей общего назначения с номинальным током 315 А при номинальных токах вводных предохранителей, превышающих это значение. Если на вводе электроустановки установлен предохранитель с номинальным током не более 315 А, то в цепь УЗИП никакой предохранитель ставить не требуется. При этом все указанные выше условия будут выполнены.

Аналогичным образом подходят и к выбору предохранителей, которые устанавливаются перед УЗИП класса II. Типичным местом установки последних являются распределительные щиты внутри зданий, например, этажные или комнатные. Плавкая вставка предохранителя в цепи УЗИП должна выдерживать без срабатывания максимальный разрядный ток Imax, указываемый в числе характеристик УЗИП класса II. Стандартным значением этого тока является 40 кА (8/20 мкс). Согласно [3] такой ток вызовет расплавление плавкой вставки предохранителей с номинальным током до 100 А включительно, а для предохранителей начиная со 125 А будет протекать, не вызывая срабатывания. Поэтому, принимая во внимание также требования к селективности предохранителей, можно рекомендовать установку предохранителя общего назначения с номинальным током 125 А перед УЗИП класса II в случае, если ток на вводе распределительного щита превышает 125 А. В остальных случаях установка предохранителя перед УЗИП не требуется.

Таким образом, подводя итоги, можно сделать обобщенный вывод об области применения предохранителей в цепях УЗИП. Их использование требуется при больших номинальных токах на вводах электроустановок (выше 315 А) и распределительных щитов (выше 125 А). Это характерно, в первую очередь, для мощных промышленных установок. При этом необходимо иметь в виду, что использование дополнительных предохранителей в этих случаях может создать сложности, связанные с размещением довольно массивного оборудования в электрическом шкафу и необходимостью выполнения дополнительных подключений. В результате, это приведет к увеличению затрат на реализацию внутренней молниезащиты.

Для того, чтобы избежать этих неудобств и связанных с ними затрат, компания DEHN + SÖHNE разработала инновационную линейку специальных устройств защиты от импульсных перенапряжений в комплекте со встроенным предохранителем. Она включает в себя УЗИП классов I и II, а также комбинированные устройства. Особенностью конструкции является размещение в корпусе УЗИП миниатюрного плавкого предохранителя с номинальным током, выбранным согласно рассмотренной выше методике. При этом с точки зрения габаритов, УЗИП со встроенным предохранителем несущественно отличаются от аналогичных устройств в обычном исполнении. При использовании таких устройств наблюдается экономия пространства в электрическом щите в среднем до 60-75 % в зависимости от конструкции предохранителя.

Скоординированные УЗИП класса I (разрядники тока молнии) DEHNbloc® Maxi S (рис. 2а), построенные на основе мощных искровых разрядников, благодаря своему конструктивному исполнению монтируются непосредственно на шине PEN или N без дополнительных адаптеров. Такой способ установки обеспечивает минимальную длину соединительных кабелей и, соответственно, низкий уровень напряжения, воздействующий на защищаемое оборудование в процессе срабатывания УЗИП. Еще одной особенностью устройств DEHNbloc® Maxi S является их устойчивость к токам короткого замыкания до 100 кА, что делает возможным их применение в самых мощных промышленных установках. Наличие специализированного разъема для подключения оптоволоконного кабеля дает возможность организовать дистанционный контроль состояния группы УЗИП с помощью модуля контроля DEHNsignal E 3 (рис. 2б), что позволяет обеспечить максимальную эксплуатационную надежность защищаемой установки.

Рис. 2.а. УЗИП класса I со встроенным
предохранителем DEHNbloc® Maxi S (кликабельно)
Рис. 2.б. Модуль контроля состояния группы
УЗИП DEHNbloc® Maxi S (кликабельно)
УЗИП класса I новой серии DEHNbloc Maxi 1 CI (рис. 3) также рассчитаны на промышленное использование в сетях с повышенным номинальным напряжением (380/660 В). Их отличает очень высокая пропускная способность по току молнии (35 кА, 10/350 мкс) за счет использования в качестве защитного компонента мощного искрового разрядника и различные возможности монтажа: устройство может быть установлено как стандартным образом на DIN-рейку, так и на монтажную плату с помощью двух идущих в комплекте крепежных уголков. Информацию о состоянии УЗИП можно получать посредством двухцветного визуального индикатора, установленного на лицевой стороне корпуса или на удаленном диспетчерском пульте, куда ее можно передавать посредством встроенного "сухого" контакта.
Рис. 3 УЗИП класса I DEHNbloc Maxi 1 CI...для сетей 380/660 В (кликабельно)
Устройства серии DEHNguard...CI 275 (рис. 4) представляют собой УЗИП класса II модульной (съемной) конструкции. Они предлагаются в одно-, двух-, трех- и четырехполюсных вариантах в зависимости от количества фаз и типа системы заземления сетей, в которых они применяются. УЗИП построены на основе металлооксидных варисторов и позволяют отводить разрядные токи (8/20 мкс) до 12,5 кА (максимальный разрядный ток составляет 25 кА). Все сменные модули УЗИП снабжены двухцветными визуальными индикаторами состояния, также по желанию могут быть предложены варианты с "сухим" контактом для удаленного мониторинга состояния.
Рис. 4.а. УЗИП класса II DEHNguard M...CI в
однополюсном варианте. (кликабельно)
Рис. 4.б. УЗИП класса II DEHNguard M...CI в
многополюсном варианте. (кликабельно)
В соответствии с современными тенденциями в области внутренней молниезащиты наиболее востребованными оказываются комбинированные УЗИП со встроенными предохранителями серии DEHNven CI (рис. 5). Также как и ранее рассмотренные УЗИП класса I, они построены на базе управляемых искровых разрядников и обеспечивают защиту от импульсных перенапряжений в линиях электроснабжения, вызванных как прямыми, так и удаленными ударами молнии, а также коммутационными процессами в электрических сетях, кроме того, они ограничивают перенапряжения до уровня, не превышающего уровень напряжения защиты УЗИП класса III (1,5 кВ в соответствии с [4]). Пропускная способность по току молнии составляет 25 кА (10/350 мкс), номинальный разрядный ток - 25 кА (8/20 мкс). Запатентованная технология автоматического гашения дуги сопровождающих токов RADAX-Flow (ее подробное описание можно найти в [5]) позволяет обеспечить непрерывность электроснабжения потребителей в момент срабатывания УЗИП. Дуга, горящая между электродами разрядника, выдувается под давлением в потоке газа, образовывающегося за счет разложения специальной пластмассы внутри дугогасительной камеры, причем время, за которое это происходит, в несколько раз меньше времени срабатывания коммутационного аппарата на вводе электроустановки, что и обеспечивает бесперебойность электропитания. Контроль состояния УЗИП со встроенным предохранителем может быть осуществлен визуально посредством двухцветного индикатора на корпусе либо дистанционно с помощью "сухого" контакта.
Рис. 5 Комбинированное УЗИП со встроенным предохранителем DEHNven CI на основе
искрового разрядника с автоматическим гашением дуги сопровождающего тока. (кликабельно)
УЗИП со встроенным предохранителем серии DEHNven CI предлагаются в однополюсном варианте. С помощью комбинации из нескольких устройств возможно их использование в трехфазных сетях (например, для пятипроводных сетей с системой заземления TN-S потребуются четыре УЗИП DEHNven CI). При этом для облегчения подключения и минимизации количества соединительных проводников могут использоваться многополюсные шинки из каталога "Защита от импульсных перенапряжений DEHN + SÖHNE".
Выводы:
Современные электроустановки должны удовлетворять жестким требованиям к надежности и безопасности, что приводит к необходимости применения различного рода средств защиты, к числу которых относятся и устройства защиты от импульсных перенапряжений различных классов. С другой стороны, современные тенденции в области щитового электрооборудования сводятся к минимизации габаритов электрических щитов. Линейка УЗИП со встроенным предохранителем производства компании DEHN + SÖHNE - это идеальное решение, сочетающее в себе высокую надежность защиты от импульсных перенапряжений различного происхождения с оптимальной конструкцией, обеспечивающей экономию пространства и удобство монтажа в электрических щитах.

Литература:

  • ГОСТ Р 51992-2011 (МЭК 61643-1: 2005). Устройства защиты от импульсных перенапряжений низковольтные. Часть 1: устройства защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах. Технические требования и методы испытаний. Москва, Стандартинформ, 2013.
  • Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций СО-153-34.21.122-2003. Москва: Издательство МЭИ, 2004.
  • Пособие для проектирования систем молниезащиты BLITZPLANER®. 3-е издание, DEHN + SÖHNE, Ноймаркт, Германия, 2013.
  • ГОСТ Р 50571-4-44-2011 (МЭК 60364-4-44: 2007). Электроустановки низковольтные. Часть 4-44. Требования по обеспечению безопасности. Защита от отклонений напряжения и электромагнитных помех. Москва, Стандартинформ, 2012.
  • Федоров А.И. Инновационные УЗИП на основе искровых разрядников для систем электроснабжения. Новости ЭлектроТехники. № 2 (98) 2016.

Bottom Logo

Портал ЭлеЭкспо – это информационное интернет-издание в области электротехники, электроэнергетики и автоматизации.

Основная задача Портала — это оперативное информирование о новинках, которые были или только будут представлены на крупнейших российских и зарубежных электротехнических выставках.

Follow Us:

Контакты:
  • Телефон, e-mail:

    +7 921 7871 350, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Bottom Logo