Электрическая сеть является нестабильной системой. Напряжение в ней может кратковременно, но резко превышать номинальные значения. Скачки называют импульсными перенапряжениями. Они способны вывести из строя бытовую технику, промышленные контроллеры и серверное оборудование.
Что такое ограничитель перенапряжения
Ограничитель перенапряжения – устройство, обеспечивающее защиту оборудования при перепадах напряжения и отключении. Оно снижает опасный импульс до безопасного значения. Установка ОИП выполняется в электрощитах частных домов, квартир, промышленных объектов и коммерческих зданий.
Назначение ограничителей перенапряжений:
- защита бытовой техники и электроники от скачков напряжения;
- предотвращение повреждения изоляции электрических кабелей;
- снижение риска выхода из строя чувствительного оборудования;
- защита от импульсного напряжения, возникающего при коммутациях;
- ограничение перенапряжений;
- повышение надежности и безопасности электроснабжения.
Принцип работы ограничителей перенапряжения
Принцип работы ограничителя напряжения основывается на быстром изменении электрического сопротивления. При нормальном напряжении устройство не влияет на работу электрооборудования. Когда возникает импульс перенапряжения, сопротивление ограничителя резко снижается. Избыточный импульсный ток отводится в заземляющий контур. После исчезновения перенапряжения устройство возвращается в исходное состояние — переходит в режим ожидания.
Упрощенный принцип действия ОПН:
- Нормальный режим. Напряжение находится в допустимых пределах. Ограничитель не проводит ток.
- Возникновение импульса. Напряжение резко повышается.
- Срабатывание защиты. Ограничитель быстро снижает сопротивление.
- Отвод импульса. Опасная энергия направляется через систему заземления, защищая оборудование.
- Возврат в рабочий режим. После снижения напряжения ограничитель снова переходит в состояние ожидания.
Защитный автомат от перенапряжения – устройство для отключения электрической нагрузки при повышении или снижении напряжения в сети выше установленных пределов. Его задача – не отводить импульс перенапряжения, а своевременно отключить оборудование от сети. Цель – предотвратить его повреждение.
Виды ограничителей перенапряжения
Виды ОПН различаются по конструкции, принципу действия, назначению и уровню защиты. Выбор устройства зависит от типа электрической сети, характера возможных перенапряжений, чувствительности подключенного оборудования.
На основе варисторов
Варистор обладает высоким сопротивлением. При резком повышении напряжения оно значительно уменьшается. Импульсный ток отводится от защищаемого оборудования. Устройства часто устанавливают в электрических щитах для защиты бытовой техники, электроники и других потребителей.
Газоразрядные
В конструкции используется газоразрядник. Внутри при нормальном напряжении отсутствует ток. При достижении определенного уровня напряжения происходит пробой газа. Затем импульсный ток отводится через защитное устройство. Газоразрядники подходят для защиты от мощных импульсов.
Комбинированные
Объединяют несколько типов защитных элементов. Обеспечивают комплексную защиту электрической сети от импульсных перенапряжений.
Для сетей низкого напряжения
Устройства применяются в сетях 220/230 и 380/400 В. Их устанавливают в распределительных щитах жилых домов, офисов, магазинов и промышленных объектов. Они защищают подключенное оборудование от импульсов, возникающих внутри сети или поступающих извне.
Для защиты от атмосферных перенапряжений
Предназначены для защиты электрических установок от импульсов, связанных с грозовыми разрядами. Их применение актуально для зданий с воздушными линиями электропередачи, наружными коммуникациями и системой молниезащиты.
Для защиты отдельных линий
Компактные устройства, устанавливающиеся на линию или оборудование.
Какие бывают классы ограничителей перенапряжения
Класс I (тип B)
Устанавливается на вводе в здание, на границе зон молниезащиты. Рассчитан на прямые удары молнии. Способен пропускать токи с формой волны 10/350 мкс – испытание, имитирующее реальный грозовой разряд.
Класс II (тип C)
Монтируется в распределительных щитах внутри здания. Обеспечивает вторую ступень защиты от остаточных импульсов после ОПН класса I и от коммутационных перенапряжений. Испытывается волной 8/20 мкс.
Класс III (тип D)
Устанавливается у защищаемого оборудования. Финальная ступень защиты. Рассчитана на низкоэнергетические и частые импульсные помехи.
Виды схем для подключения
Схема подключения ограничителя перенапряжения зависит от типа электрической сети, количества фаз и конструкции устройства. Правильное подключение обеспечивает отвод импульсного тока. Снижается риск повреждения электрооборудования.
Ограничитель перенапряжения на схеме:
Подключение в однофазной сети
В однофазной сети 220–230 В ограничитель подключается между фазным проводником (L), нулевым проводником (N) и PE. Схема применяется в квартирах, частных домах, коммерческих помещениях.
Подключение в трехфазной сети
Для сети 380–400 В применяются многополюсные ограничители. Они защищают сразу несколько фаз. Устройство может подключаться между L1, L2, L3 и PE/N.
Схема с подключением L–PE
Защитный элемент устанавливается между фазным проводником и защитным PE-проводником. При возникновении импульса перенапряжения избыточный ток отводится в сторону заземления.
Схема L–N
Ограничитель устанавливается между фазой и рабочим нулем. Позволяет ограничивать дифференциальные импульсные перенапряжения, возникающие между проводниками питания.
Комбинированная схема
Для комплексной защиты применяют схемы с ограничителями между L–N и L–PE.
Многоступенчатая схема защиты
На крупных объектах может использоваться несколько уровней защиты. Первый устанавливается на вводе здания. Последующие — в распределительных щитах и возле чувствительного оборудования. Это позволяет постепенно снижать энергию импульса.
На что стоит обратить внимание при установке
При установке ограничителя нужно учитывать его технические характеристики и параметры электрической сети. Ошибки при монтаже могут снизить эффективность защиты или привести к повреждению устройства.
Ограничитель должен соответствовать номинальному напряжению сети, количеству фаз, системе заземления и ожидаемой величине импульсных перенапряжений. Для разных объектов применяются устройства с различными классами и характеристиками защиты.
Эффективность ограничителя зависит от исправности системы заземления. Отвод импульсного тока должен осуществляться по предусмотренному защитному проводнику. Перед установкой необходимо проверить состояние заземляющего устройства и соединений.
Соединительные провода между ограничителем, фазными/нулевым проводниками и заземлением должны быть как можно короче и прямее. Слишком длинные или петлеобразные соединения увеличивают индуктивность. Это ухудшает защиту при быстром импульсе.
Ограничитель устанавливают в распределительном щите, ближе к месту ввода линии. Необходимо обеспечить удобный доступ для визуального контроля и обслуживания. Перед ограничителем может потребоваться установка предохранителя или автоматического выключателя. Номинал защитного аппарата выбирают в соответствии с документацией на устройство.
После установки необходимо проверить правильность подключения, надежность контактов и соответствие схемы системе заземления. Если ограничитель оснащен индикатором состояния, нужно убедиться, что он показывает исправное рабочее состояние.
Советы по выбору
При выборе ограничителя нужно учитывать рабочее напряжение сети, максимальный импульсный ток, уровень защитного напряжения, количество полюсов и схему заземления. Для надежной защиты используют несколько ступеней ограничителей, установленных в разных точках электрической сети.