Новые тенденции в технологии УЗИП

25.05.2012

Использование альтернативных технологий в производстве электроэнергии и внедрение их в уже существующие энергосистемы ставит перед производителями электротехнического оборудования новые задачи. Изготовители устройств защиты от перенапряжения не стали исключением из этого процесса.

Разрядники для защиты от перенапряжения можно грубо подразделить на две группы:

  • Разрядники для защиты от перенапряжения для сетей переменного тока и
  • Разрядники для защиты от перенапряжения для сетей постоянного тока.

Далее, по области применения их можно классифицировать как устройства, используемые в:

  • Стандартных системах электроснабжения
  • Фотоэлектрических системах
  • Ветроэнергетических установках большой ёмкости  (более100 кВт)
  • Ветроэнергетических установках малой ёмкости  (до 100 кВт)
  • Рельсовых транспортных системах  (железная дорога, трамвайное сообщение и т.д.)

РАЗРЯДНИКИ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Варистор – ключевой компонент разрядника для защиты от искровых перенапряжений. Выристоры представляют собой нелинейные резисторы, потенциал-зависимые электронные компоненты, в которых сила тока является функцией от напряжения. По этой причине варисторный разрядник для защиты от перенапряжений имеет достаточную ёмкость, чтобы отклонять большие импульсные токи от чувствительных компонентов.

Соответствующий уровень напряжения выбирается с учётом номинального напряжения системы:

Напряжение сети Un230 В
Максимально допустимая устойчивость  (+10%) Umax253 В
Минимальное напряжение варистора /Umax 1,2303 В
Выберите варистор с Uc  (максимальным ограничивающим напряжением)320 В

Выбор завершён

Был ли выбор корректным?

Будучи верным по своей природе, такой выбор ставит один важный вопрос. Что произойдёт в случае нескольких импульсных перенапряжений, которые, в конце концов, могут случиться в энергосистеме?

Импульсные перенапряжения обусловлены следующими причинами:

  • Отказ нейтрального проводника
  • Поломка заземления в электросети
  • Короткие замыкания.

Иногда полное напряжение между токопроводящими элементами может достигать на выводах разрядника величины до 400 В. Такие значения, в любом случае, превышают максимальное рабочее напряжение встроенного варистора, что будет вызывать переход варистора в состояние с низким сопротивлением. В этой ситуации варистор функционирует как элемент короткого замыкания, проводящий ток короткого замыкания, который существенно превосходит энергоёмкость варистора. Если варистор немедленно не отключится от сети, то может даже взорваться или стать причиной пожара. Такого развития событий можно избежать с помощью последовательной установки резервного плавкого предохранителя, который создаёт дополнительные трудности для работы электрических фильтров.

Наиболее часто задаваемые вопросы по резервному предохранителю:

  • Сконструирован ли предохранитель должным образом и будет ли он успешно защищать и отключать разрядник, если тот переходит в состояние низкого сопротивления?
  • Действительно ли в сети всегда осуществляется правильное распределение энергии между предохранителями, резервными предохранителями и разрядником?
  • Обеспечивает ли текущая конфигурация электросети правильную и надёжную защиту в случае поломки разрядника?

Давайте рассмотрим подробнее стандартную установку с кратким описанием системы.

Соединение 1-ого типа

Типовое применение УЗИП

Соединение 2-ого типа

Типовое применение УЗИП

Краткое описание системы

  1. Разрядники для защиты от перенапряжений устанавливаются в распределительном шкафу вместе с предохранителями на 63 A. Шкаф обслуживается местным коммунальным предприятием; пользователь не имеет к нему доступа.
  2. В шкафу, установленном на входе в здание, помещаются разрядники и предохранители на 35 A.
  3. В подчинённом распределительном устройстве установлены разрядники и предохранители на 16 A.

Возможные причины неисправности разрядника.

  • Положение 1 – отказ устройства может быть вызван током короткого замыкания, проходящим через неисправный разрядник. Данное событие вызывает активацию предохранителей и пользователь сталкивается с отключением электроэнергии.
  • Положение 2
    – соединение 1-ого типа: в случае поломки разрядника активируется предохранитель в точке 2 и пользователь сталкивается с отключением электроэнергии. Вследствие низкой энергоёмкости предохранителя на 35 A  (см. таблицу ниже), предохранитель может сработать даже при более низких кратковременных напряжениях;
    — соединение 2–ого типа: в случае поломки разрядника будет задействован предохранитель в точке 1. В этом случае энергоёмкость зависит от предохранителя на 63 A и пользователь снова столкнётся с отключением энергии.
  • Положение 3
    – соединение 1-ого типа: в случае поломки разрядника активируется предохранитель в точке 3 и пользователь сталкивается с отключением электроэнергии. Вследствие меньшей энергоёмкости предохранителя на 16A  (см. таблицу ниже), предохранитель может сработать даже при более низких кратковременных напряжениях;
    -- соединение 2–ого типа: в случае поломки разрядника активируется предохранитель в точке 2. В этом случае энергоёмкость зависит от предохранителя на 35A. Пользователь снова столкнётся с отключением энергии.

Таблица. Взаимосвязь между формой сигнала  (8/20) и способностью предохранителя выдерживать напряжение  (gL последовательность).

Форма сигнала 8/20Предохранитель gL  (A)
4 кА16
8 кА25
12 кА

35

16 кА50
22 кА63
40 кА125

Как можно заключить из вышесказанного, дизайн и конструкция системы требуют серьёзных знаний технологии систем защиты от перенапряжения. Недостаточный уровень знаний такой технологии может привести к непредсказуемым и нежелательным последствиям. Учитывая вышеперечисленные факты, нормы и международные стандарты, регламентирующие данную сферу, призваны обеспечить более безопасную и надёжную работу разрядников для защиты от перенапряжения.

Компания Iskra Zaščite приняла этот вызов и разработала принципиально новую технологию.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ НОВЫХ РАЗРЯДНИКОВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ.

Ассортимент новых разрядников SAFETEC снабжён двумя линиями тока:

Разрядник активируется при кратковременных высоких скачках напряжения, продолжающихся всего несколько микросекунд. Такие явления наблюдаются при операциях переключении и атмосферных разрядах. Система состоит из разрядника с газовой трубкой и варистора. Оба компонента отличаются очень коротким временем ответной реакции, что отражается в низком уровне защитного остаточного напряжения. Это обеспечивает эффективную защиту чувствительных электронных устройств.

Разрядник для защиты от перенапряжения активируется в случае поломки системы электропитания. В таких случаях напряжение достигает гораздо меньших величин, но является значительно более разрушительным. Система состоит из ограничителя тока и варистора. В случае подъёма напряжения ограничитель тока лимитирует силу тока, проходящего через варистор. Когда система вновь возвращается к нормальным условиям работы  (номинальному уровню напряжения), разрядник для защиты от перенапряжений переходит в режим обычного функционирования.

Принцип действия разрядника Safetec

Правый канал — Линия кратковременного перенапряжения

Левый канал — Линия длительного перенапряжения

Главной отличительной особенностью новой группы разрядников SAFETEC является их способность ограничивать силу тока, идущего через варистор до уровня всего в несколько мA. Ток, ограниченный таким образом, имеет более низкие значения, чем энергоемкость варистора, поэтому последний не подвергается разрушению. Это означает, что разрядник для защиты от перенапряжения будет по-прежнему полностью работоспособным после того, как скачки напряжения прекратятся.

Во всех остальных продуктах конкурирующих производителей используется технология перехода варистора в состояние короткого замыкания. Только в таком состоянии срабатывает защита от перенапряжения. Защита может быть встроена в изделие или поставляться как внешний блок. Когда варистор переходит в состояние короткого замыкания, то через него проходит ток, превышающий энергоёмкость варистора. Таким образом, при использовании оборудования других производителей, после скачка напряжения единственным решением является замена разрядника.


Назад к списку статей

Александр В. Демчишин

Грозозащита УЗИП Protec.

Оплата по безналичному расчету для юрлиц и физлиц
Отправляем Мейджор Экспресс до двери и склада ТК

Что нового?


Все новости