УЗИП – что это за прибор и нужен ли он в частном доме

УЗИП появились достаточно давно, но большинство из нас не только пренебрегают их установкой, но даже не знают, какие функции выполняют эти устройства. Попробуем разобраться в этом вопросе.

Что такое УЗИП

Прошла сильная гроза и у большинства жильцов многоквартирного дома или владельцев частных домов «сгорели» телевизоры, холодильники и прочая бытовая электроника. Знакомая ситуация? В чем причина? Дело в том, что если где-то рядом с воздушной линией электропередач (не обязательно в саму линию!) ударила молния, в этой самой линии навелся мощный высоковольтный импульс, который отправился в розетки потребителей и сжег всю радиоаппаратуру.

УЗИП – Устройство Защиты от Импульсных Перенапряжений – как раз и призвано бороться с такими импульсами, величина которых может достигать нескольких киловольт. Будучи установленным на линии, прибор погасит этот импульс до безопасной величины, приняв удар на себя в буквальном смысле слова, и спасет потребители.

Нужно ли УЗИП для частного дома?

Времена плавких предохранителей и «пробок» давно прошли. Сегодня в водных электрощитах практически всех частных домов стоят целые защитные комплексы от автоматов до УЗО. При любом перенапряжении, замыкании и утечке потребитель мгновенно отключается от линии. Так зачем добавлять к этому самому комплексу еще и УЗИП?

Дело в том, что высоковольтный импульс очень короткий и обычные автоматы и подобная им защита просто не успеют на него среагировать. Более того, эти импульсы несут в себе огромную энергию – ток короткого замыкания при таком импульсе может достигать многих десятков килоампер. Тот же автомат с подобной проблемой не справится – он не только не спасет потребителя, но и сам успешно сгорит.

Таким образом, если после очередной грозы мы не хотим остаться без бытовой техники или даже без крыши над головой (подобные аварии способны устроить пожар), то придется согласиться, что УЗИП для частного дома все же нужно.

Особенности применения

Надежность защиты от импульсного перенапряжения зависит от правильного выбора УЗИПа. Подбирая устройство, необходимо учитывать, что УЗИПы делятся на три класса:

1. Работает по принципу газового разрядника. Это первая линия обороны, которая устанавливается в вводно-распределительных устройствах и трансформаторных подстанциях. Приборы этого класса способны выдержать ток до сотни килоампер, но реагируют только на достаточно высоковольтный импульс.
2. Приборы этого класса собираются на варисторах, а потому более чувствительны и могут срабатывать при более низковольтных импульсах. Но и разрядный ток у них ниже – обычно не более 30 – 50 кА. УЗИП II или иначе ОВП (Ограничитель Перенапряжений Варисторный) являются вторым эшелоном и устанавливаются в домовые распредщиты. Их задача – «убить» все, что осталось от импульса после прохождения им УЗИП первого класса.
3. Последний рубеж. Эти УЗИП (ОВП) защищают конкретное устройства или потребителя.

Прибор какого класса выбрать для частного дома? Логично предположить, что второго, поскольку ОВП III класса просто не выдержит нагрузки без помощи второго, даже если в нашей ТП будет стоять УЗИП I, а первый класс, во-первых, может не сработать при небольшом, но все же опасном импульсе, а, во-вторых, после него в линии все еще остается достаточно мощный остаточный импульс.

А если в ТП, питающей дом, нет УЗИП первого класса? Ставить у себя в щите и I, и II? Абсолютно необязательно, поскольку второй класс может работать и как самостоятельное устройство. Так сказать I+II.

Таким образом, вывод очевиден – в распределительный щит частного дома достаточно установить ОВП второго класса, хотя, конечно, можно найти УЗИП II+III и даже I+II+III. Но стоимость такого «универсала» отпугнет многих.

Тип системы заземления — еще один немаловажный критерий выбор типа. Прибор должен подходить к системе заземления в доме, которые можно разделить на три типа:

• TN (TN-C, TN-S, TN-C-S) – система с глухозаземленной нейтралью, в которой роль функционального и защитного «нуля» исполняет один провод. Система достаточно устаревшая и не совсем безопасная, но все еще встречается.
• TT и IT — в первом случае в системе два «нулевых» провода – функциональный «ноль» и защитный. Во втором функциональный ноль в линии передачи энергии отсутствует вовсе.

Это УЗИП может работать с системами TT и TN-S (кликните для увеличения)

Следующий критерий – род тока – постоянный или переменный. Наиболее широко распространены УЗИП, работающие в сетях переменного тока. Но существуют приборы и для постоянного – они используются, к примеру, для защиты сетей, питающихся от солнечных батарей.

Что касается монтажа и эксплуатации, то обязательным условием является установка перед УЗИП (ОПВ) автомата или хотя бы плавких вставок. Для чего это нужно? Дело в том, что УЗИП хорошо справляется с высоковольтными бросками, но абсолютно не защищен от перенапряжения. Даже самые чувствительные ОПВ сработают при напряжении не ниже 450 В. Если, к примеру, из-за аварии на линии в сети вместо 220 окажется 380 В, то УЗИП не сработает, а просто сгорит.

Схема подключения

Схема достаточно простая. Для трехфазных сетей ТТ она будет выглядеть так:

Схема подключения УЗИП к трехфазной сети системы ТТ , где A, B, C – фазы, N – функциональный «ноль», PE – защитный «ноль» (кликните для увеличения)

Подключение к одно- двух- и четырехфазным сетям будет таким же, только количество фаз будет иным. Если сеть в доме с глухозаземленной нейтралью (TN), что маловероятно, но встречается в старых застройках, то УЗИП нужно будет подключить так:

Схема подключения УЗИП в однофазную сеть системы TN, где L — фаза, N — глухозаземленная нейтраль (кликните для увеличения)

Защита квартиры или частного дома от импульсных перенапряжений

С началом грозы принято отключать дорогостоящие бытовые приборы из розетки, а ethernet кабели от компьютеров. Это нужно, чтобы защитить их от неожиданного удара молнии в ЛЭП и выхода из строя из-за перенапряжения. Но есть способ гораздо удобнее — установить на ввод в квартиру устройство защиты от импульсных перенапряжений.

Причины и последствия импульсных перенапряжений сети

Импульсные перенапряжения представляют угрозу для бытовых электроприборов. Причины данного явления делятся на 2 категории:

1. Атмосферные перенапряжения (молнии). Разряд попадает в линию электропередач. Затем высокий потенциал следует до розеток потребителей и выводит домашнюю электронику из строя.
2. Техногенные перенапряжения. Неисправность контура молниезащиты. Пробой изоляции между сетями высокого и низкого напряжения.

Независимо от причины, в квартирных розетках формируется разность потенциалов в несколько тысяч вольт. Импульс длится доли секунды. Но этого достаточно чтобы повредить чувствительные электронные платы, микросхемы и процессоры.

Для чего нужно УЗИП

Задача УЗИП состоит в защите электроприборов от перенапряжения. Устройство оберегает бытовую сеть от скачков тока в следующих случаях:

• неполадки на трансформаторной подстанции и замыкания ВВ проводов на НВ линию;
• прямое попадание грозового разряда в ЛЭП;
• разряд молнии вблизи воздушных линий электроснабжения или жилых зданий.

УЗИП для частного дома к содержанию ↑

Строение и принцип работы УЗИП

Принцип работы УЗИП основан на зависимости его сопротивления от приложенного к контактам напряжения. Например, если вольтаж в сети равен типичным 220 В, то сопротивление устройства составляет порядка 1-100 Мом. Если напряжение возрастает до критического уровня, то УЗИП резко снижает сопротивление до единиц ом и шунтирует квартиру от чрезмерно высоких токов.

Внутри устройства имеется полупроводниковый элемент — варистор. Именно он за несколько микросекунд сбрасывает сопротивление до минимальных значений.

Дополнительная информация. Варистор — это круглая, светло-синяя или черная радиодеталь с двумя ножками. Ее диаметр составляет от 7 до 30 мм. Варистор часто встречается в бытовой технике. Он включается между фазным и нулевым проводами электроприбора или впаивается в его плату. В случае с домашней техникой варистор также служит для защиты от перенапряжения, только не всей квартиры, а конкретного бытового прибора, в котором он установлен.

Виды УЗИП

Существующие УЗИП отличаются по быстроте срабатывания. Различия объясняются неодинаковыми конструкциями и принципами работы приборов. Поэтому принято выделять 3 вида устройств молниезащиты:

1. Искровые промежутки (разрядники). Представляют собой воздушный зазор между электродами.
2. Варисторные ограничители перенапряжения (ОПН). Полупроводниковые устройства. Резко снижают сопротивления при возрастании напряжения. Встречаются в УЗИП, устанавливаемых в квартирные щитки, на платах бытовой техники и на опорах ЛЭП.
3. Комбинированные устройства. Сочетают в себе оба из перечисленных типов устройств.

Искровые промежутки (разрядники)

Наиболее старый и простой тип защиты от перенапряжения. Как правило, разрядники используются в трансформаторных подстанциях и распределительных устройствах. На таких объектах возможны резкие скачки напряжения при коммутационных процессах.

Имеется 2 электрода. Один подключается к заземлению. Второй к защищаемой линии. Пока разность потенциалов между электродами находится в пределах нормы, разрядник обладает большим сопротивлением воздуха. Как только напряжение между электродами превышает заданный уровень, происходит пробой воздушного промежутка (пролетает искра). Разрядник на доли секунды сбрасывает сопротивление.

УЗИП на основе искровых разрядников

Напряжение срабатывания разрядника регулируется расстоянием между электродами. Чем оно больше, тем выше вольтаж, при котором произойдет пробой воздушного промежутка.

Важно! Если долго проходить в помещении в синтетической куртке, а потом прикоснуться к чему-то металлическому, то между пальцем и железным предметом пролетит искра. Произойдет пробой воздушного промежутка между заряженной от трения курткой и железным предметом. Разрядники работают по аналогичному принципу.

Варисторные ограничители перенапряжения

Низковольтный вариант данного устройства применяется в квартирных электрощитах. Для этого на корпусе предусмотрено стандартное крепление под DIN-рейку. Прибор работает с напряжениями 220/380 В и предохраняет от перенапряжения отдельную квартиру или трехфазного потребителя.

Высоковольтный вариант устанавливается на линии 10 кВ и выше. Обладает сравнительно большими размерами и мощным керамическим корпусом белого или коричневого цвета. Данный ограничитель импульсных перенапряжений еще называют вентильным разрядником (не путать с искровым промежутком).

Ограничитель импульсных напряжений на варисторах к содержанию ↑

Комбинированные устройства

Комбинированные УЗИП сочетают достоинства от вышеперечисленных защитных устройств. Основные из них таковы:

1. Низкое напряжение срабатывания варисторных ОПН. Как следствие, высокая чувствительность к самым незначительным превышениям напряжения.
2. Большая рассеиваемая мощность искровых разрядников. Некоторые модели способны пропускать токи в десятки килоампер.

Классы УЗИП

Различные модели УЗИП отличаются по типу защищаемого потребителя, месту установки и техническим требованиям. Поэтому их принято разделять на 3 класса.

Класс УЗИП	Назначение устройства	Технические требования	Предельный импульсный ток, кА
1-й (B)	Защита от прямых ударов молнии, бросков напряжения при КЗ.	Необходима защита от прямого прикосновения человека к частям устройства. Отсутствиериска возгорания УЗИП при его неисправности или КЗ в системе электроснабжения.	От 0,5 до 50 кА при импульсном токе в течение 350 мкС.
2-й (C)	Для защиты ЛЭП и подстанций от перенапряжений при переключениях. Как дополнительные мерызащиты при ударе молнии.	Аналогичные1 классу. Защита от прямого прикосновения. Отсутствие риска возгорания при КЗв сети или неисправности защитного устройства.	5 кА при импульсе в 20 мкС.
3-й (D)	Для гашения остаточных сетевых помех и скачков напряжения.	Защита от низковольтного перенапряжения между фазой и нулем. От прямого прикосновения ивозгорания.	До 1,5 кА при 20 мкС

к содержанию ↑

Маркировка защитного устройства

Для правильного выбора и установки устройства необходимо ознакомиться с его маркировкой. Она представлена в буквенно-цифровом виде и находится на корпусе УЗИП. Расшифровка обозначений приведена ниже.

• L/N — винтовые клеммы для подключения кабелей защищаемой сети;
• символ «земля» — клемма для подключения нулевого защитного проводника;
• зеленый флажок на корпусе — указывает на исправность прибора;
• Un — номинальное рабочее напряжение защищаемой сети;
• Umax — предельное допустимое напряжение;
• 50 Гц — частота тока;
• In — номинал разрядного тока;
• Imax — предельный разрядный ток, который способны выдержать устройство;
• Uр — напряжение срабатывания УЗИП.

Схемы подключения

Для подключения защитного устройства недостаточно ознакомления с его характеристиками. Дополнительно следует учесть и параметры питающей сети. В странах СНГ наиболее распространены такие ее виды:

• однофазная, TN-S;
• однофазная, TN-C;
• трехфазная, TN-S;
• трехфазная, TN-C;

УЗИП с однофазным питанием и системе TN-S

На картинке ниже представлена схема подключения. УЗИП включается после вводного автоматического выключателя. Как фазный, так и нулевой провод, на защитное устройство поступает с автомата. Заземляющий же проводник идет с PE клеммника.

УЗИП с однофазным питанием по системе TN-C

Применяется однополюсной прибор. Заземляющий проводник отсутствует. Поэтому устройство защиты от перенапряжений подключается между фазным и нулевым. При критическом скачке напряжения в L проводе лишний ток, минуя квартиру, потечет в N провод.

УЗИП с трехфазным питанием и по системе TN-S

Устройство защиты устанавливается после вводного автомата. Если поставить его после счетчика, то в случае удара молнии дорогой прибор учета выйдет из строя. Все 3 фазы поступают на УЗИП в соответствии с маркировкой его клемм. При таком подключении стабильность напряжения контролируется не только между фазой и землей, но и между отдельными фазами.

УЗИП с трехфазным питанием по системе TN-C

В трехфазной сети желательно использовать модульное устройство защиты на 3 полюса. Но при необходимости допустимо воспользоваться и 3 однофазными УЗИП. Независимо от комплектации уровень напряжения будет контролироваться между всеми фазными проводниками и нулем.

Автоматы или предохранители перед УЗИП

На вводе в любую квартиру в обязательном порядке монтируется устройство защиты от КЗ или перегрузки по току. Раньше применялись пробки (плавкие вставки). Сейчас в ходу автоматические выключатели.

УЗИП монтируется после этих устройств. При превышении напряжения оно замыкает свои контакты. Далее возникает огромный ток короткого замыкания. Если перед УЗИП стоит плавкая вставка, то она перегорит. Ее необходимо будет заменить новой. Если автоматический выключатель, то он сработает, и его достаточно будет просто включить.

В контексте ОИН специалисты рекомендуют именно плавки вставки. Объясняется это простотой их устройства и меньшими рисками перекрытия высоким напряжениям. То есть если под превышенным потенциалом окажется автомат, то есть риск, что внутри него образуется дуга, и он не выполнит защитную функцию. С плавким предохранителем такая опасность минимальна. Однако они обладают меньшей быстротой действия чем автоматы.

Важно! Не следует ремонтировать пробки и изготавливать так называемые «жучки». Это быстро, дешево и просто, но периодически приводит к серьезным последствиям. В идеале лучше иметь пробки на запас или установить автоматические выключатели.

Ошибки монтажа УЗИП

При правильной установке защитное устройство гарантирует безопасность бытовых электроприборов. Распространенные примеры ошибок при монтаже УЗИП следующие:

1. Монтаж УЗИП в щиток с неисправным заземлением. Для работы устройство требует надежной земли. Поэтому перед установкой необходимо убедиться в исправности заземления.
2. Неправильное подключение с нарушением схемы. Корректно подключить УЗИП может только человек, разбирающийся в электрике. В случае затруднений следует обратиться к типовым схемам в технической документации на устройство.
3. Применение защитного аппарата, не подходящего по классу. При ударе молнии такое устройство в лучшем случае выйдет из строя. В худшем оно пропустит высокое напряжение в квартирную электрическую сеть.

В подавляющем большинстве случаев УЗИП защитит ваш дом от импульсных перенапряжений. Они возникают в результате ударов молнии вблизи ЛЭП или аварий на трансформаторных подстанциях. Подобные вещи невозможно предсказать заранее, поэтому защита от перенапряжений пойдет на пользу любому электрощиту.

Независимо от того, приобретается УЗИП для частного дома или квартиры, следует обратить внимание на его класс. Другие важные параметры — это минимальное напряжение срабатывания, предельный импульсный ток КЗ и количество защищаемых фаз. Не менее значимо правильно выбрать схему подключения прибора к сети.