Защита от грозовых перенапряжений электросети

Именно поэтому нужна специальная защита от грозовых перенапряжений. Расскажем, как она устроена.

Откуда берется грозовое перенапряжение

Перенапряжение возникает при прямом ударе молнии в линию или здание, а также при наведении импульса на соседние кабели.

Источников несколько: прямой удар в воздушную линию или молниеотвод, наводка на соседние провода и занос потенциала по слаботочным линиям. Амплитуда доходит до нескольких киловольт, а импульс длится микросекунды — этого хватает, чтобы пробить изоляцию.

Чем опасны импульсные перенапряжения для техники и проводки

Импульс пробивает изоляцию, выжигает электронику и в тяжелых случаях приводит к пожару.

Страдает прежде всего чувствительная техника: компьютеры, роутеры, бытовая электроника, системы автоматики и телемеханики, станки с ЧПУ. Импульс пробивает блоки питания и управляющие платы. Последствия могут быть разными: от сбоя и «зависания» до выгорания платы и полного выхода из строя. Поэтому еще на этапе сборки щита продумывают, как защитить электроприборы от удара молнии.

Что такое УЗИП и как оно работает

УЗИП — устройство защиты от импульсных перенапряжений, которое при скачке напряжения отводит энергию импульса на систему заземления.

Обычный автоматический выключатель на короткий импульс не реагирует — он рассчитан на перегрузки и КЗ, а не на микросекундные всплески. Поэтому роль автомата, который защищает от молнии, выполняет именно УЗИП. По сути это устройство защиты от грозовых перенапряжений по ГОСТ IEC 61643-11-2013: в штатном режиме оно не проводит ток, а при импульсе срабатывает и отводит его в заземлитель.

Варистор — основной элемент УЗИП

Варистор меняет сопротивление при росте напряжения и сбрасывает импульс на землю. В его основе полупроводниковый элемент с нелинейной вольт-амперной характеристикой: при рабочем напряжении сопротивление огромно и ток через варистор практически не идет, а при импульсе резко падает. В этот момент УЗИП срабатывает и отводит опасный ток в заземление, предотвращая его протекание через защищаемое оборудование. Ресурс варистора ограничен: каждый импульс постепенно его изнашивает, поэтому на корпусе есть индикатор состояния. 

Искровой разрядник

Разрядник — это защита класса I, устанавливаемая на вводах здания, где возможно воздействие токов молнии, вызванных прямыми ударами. Он выдерживает импульсные токи в десятки килоампер (по стандарту — форма 10/350 мкс), которые варистору не под силу, и отводит их в землю. Такой ток разрушил бы варистор, поэтому на самом ответственном рубеже ставят именно разрядник.

Классификация УЗИП: классы I, II и III

УЗИП делят на три класса (типа) — по месту установки и мощности импульса, который они гасят.

• Класс I (тип 1) — на вводе здания после молниезащиты, принимает прямой ток молнии.
• Класс II (тип 2) — в распределительном щите, основной уровень: гасит остаточные импульсы и наводки.
• Класс III (тип 3) — в розеточной группе, снимает последние броски напряжения у приборов.

Когда нужна многоступенчатая защита

Одной ступени мало, если объект запитан воздушной линией, — здесь защиту выстраивают цепочкой. Каждая ступень гасит то, что пропустила предыдущая, снижая остаточное напряжение до уровня, безопасного для следующего класса. Вот как защитить сеть, технику и оборудование во время грозы полностью: выстроить каскад от класса I на вводе до класса III у самих приборов.

Как выбрать УЗИП: критерии

УЗИП подбирают по классу объекта, конфигурации системы заземления, числу полюсов и разрядному току.

Подбор ведут по параметрам:

• класс по типу объекта;
• система заземления TN-S, TN-C, TN-C-S или TT, от которой зависят схема и число полюсов;
• ток молнии Iimp или максимальный разрядный ток Imax;
• индикация износа и контакт для удаленного мониторинга.

Особенности выбора для частного дома

Для дома нужен минимум класс II на вводе и класс III у техники.

Частный дом чаще запитан воздушной линией, поэтому риск прямого удара выше. Если решаете, как защитить приборы от молнии в грозу, ставьте на вводе класс I + II, а у розеток — класс III. Таким образом будет обеспечена защита всего электрооборудования внутри дома как от прямых ударов молнии, так и от наводок.

Особенности выбора для квартиры

В квартире обычно хватает класса II в этажном щите и класса III у чувствительной техники.

Прямой удар квартире почти не грозит, но коммутационные импульсы по стояку реальны. Класс III в розетке — вот как защитить бытовые приборы от молнии в грозу без переделки щита.

Защита слаботочных линий от молнии

Опасные перенапряжения воздействуют не только по линиям электропитания, но и по различным слаботочным каналам — сигнальным линиям, интернет-кабелю, антенно-фидерному тракту и другим, — поэтому для них тоже необходимо обеспечить защиту посредством специальных УЗИП.

Силовое УЗИП защищает питающую сеть, но не слаботочные линии. Важно понимать, как защитить технику, проводку и электронику от молнии, пришедшей по сигнальным линиям: для интернета, антенны и видеонаблюдения ставят отдельные УЗИП на входе в здание.

Правила монтажа УЗИП

УЗИП работает только при исправном заземлении и защитном аппарате перед ним.

Заземление обязательно — без него устройство бесполезно. В линии перед УЗИП при больших токах на вводе ставят предохранитель или автомат, защищающий его от короткого замыкания. Подводящие кабели делают короткими и без петель во избежание роста остаточного напряжения.

Внешняя молниезащита как первый рубеж

Установка системы молниезащиты и заземления минимизирует последствия прямого удара молнии, но УЗИП не заменяет. Внешняя система молниезащиты — это молниеприемник, токоотводы и контур заземления по РД 34.21.122-87, СО 153-34.21.122-2003 и ГОСТ Р 59789-2021; она принимает удар на себя и отводит его в землю. Но до внутренней сети ее защита не доходит: с наведенными импульсами и перенапряжением уже внутри щита борется УЗИП — именно им оборудование защищают от удара молнии.

Часто задаваемые вопросы

Нужна ли молниезащита, если рядом нет высоких объектов?

Да, нужна — особенно если дом стоит на открытом участке. Молния не всегда «выбирает» самый высокий объект.

Чем УЗИП отличается от стабилизатора?

Стабилизатор выравнивает колебания в пределах нормы — при просадке до 180 В или повышении более 250 В. На резкий импульс в тысячи вольт он не сработает. УЗИП же защищает именно от коротких скачков, вызванных молнией.

Нужно ли обслуживать молниезащиту и УЗИП?

Да. Внешнюю молниезащиту осматривают и измеряют сопротивление заземления, обычно раз в год. УЗИП рассчитаны на ограниченное число срабатываний — после сильной грозы их стоит осмотреть.

Можно ли установить УЗИП самостоятельно?

Монтаж УЗИП должен осуществляться квалифицированным электротехническим персоналом, имеющим допуск к работе в электроустановках до 1000 В. Неверное подключение может свести защиту к нулю или даже усугубить последствия грозового перенапряжения.

Коротко о защите

Молния выводит технику из строя за микросекунды, и обычная автоматика бессильна — нужен специальный прибор, защищающий от импульсов тока молнии с высокой энергией. Подобрать УЗИП подходящего класса и числа полюсов под систему заземления удобно в каталоге КЭАЗ. Если нужно — специалисты помогут с выбором модели.