Вновь о защите квартир и офисов от временных перенапряжений

Опубликовано: 18 октября 2012 г. в 00:35, 673 просмотраКомментировать

«Хотелось бы вновь поднять тему защиты от скачков перенапряжений. Дело в том, что, во-первых, в профессиональном сообществе до сих пор не выработано если не единой, то хотя бы преобладающей точки зрения на подходы к решению этой проблемы и соответственно предлагаются различные схемные решения. Во-вторых, и это является во многом отражением первого обстоятельства, отсутствуют отечественные стандарты на аппаратуру для защиты от повышения напряжения. В-третьих, несмотря на многообразие предлагаемой аппаратуры указанного назначения, как отечественной, так и зарубежной, причем в разных ценовых категориях, ни одна из моделей не лишена недостатков, что заставляет вновь отправляться на поиск приемлемых технических решений. Хотелось бы предложить специалистам высказаться на эту тему»

Григорий Усик, г. Тольятти

Прежде всего уточним поставленную задачу. Речь пойдет о защите однофазных электроприемников номинальным напряжением 220 (230) В от временных перенапряжений (в терминологии ГОСТ 13109-97, то есть повышений напряжения длительностью свыше 10 мс величиной более 10% сверх номинала), опасных для электрооборудования. Проблема защиты от импульсных перенапряжений в данной статье не рассматривается, поскольку на принципиальном (да и на аппаратном тоже) уровне ее можно считать практически решенной.

Временные перенапряжения свыше 270 В недопустимы для подавляющего большинства электроприемников и требуют немедленного (автоматического) отключения последних от сети , что приводит к необходимости применения автоматических аппаратов и схем защиты, реагирующих на изменение напряжения (вариант применения стабилизаторов напряжения не рассматривается ввиду недостаточной эффективности в рассматриваемом диапазоне перенапряжений, неэкономичности при постоянном включении, громоздкости, шумности и дороговизны). В связи с этим встает ряд частных вопросов:

  • экономическая целесообразность того или иного варианта защиты; 
  • выбор варианта восстановления питания оборудования (возврата схемы) — вручную или автоматически с заданными параметрами; 
  • требуемая надежность схемы защиты: работоспособность, долговечность, отсутствие ложных срабатываний или минимизация их последствий; 
  • отстройка от импульсных перенапряжений, координация вольтсекундных характеристик аппаратов защиты и защищаемого оборудования. 

От того, каковы будут ответы на эти вопросы, зависит выбор варианта схемы защиты.

Рассмотрим наиболее актуальный случай: защиту квартирного электрооборудования в городском многоквартирном жилом доме со сроком эксплуатации более 20 лет. Наибольшую опасность в этом плане представляет «обрыв нуля» (отгоревший контакт) в домовом ВРУ или шлейфе подъездного стояка. Также нельзя исключать и такие же неисправности на питающей ТП 6-10/0,4 кВ или в квартальных сетях 0,4 кВ.


Рис. 1. Схема принципиальная
применения УЗПН с
автоматическим восстановлением

«Обрыв нуля» — довольно редкое событие по сравнению с короткими замыканиями во внутридомовых сетях, но материальный ущерб от него, как правило, неизмеримо больше (если не считать случая уничтожения жилья пожаром от неисправной электропроводки). Как правило, в старых домах с изношенными сетями проживают люди со скромным достатком, которые не готовы потратить значительную сумму на аппараты защиты от такого довольно редкого случая. Небольшой экономический расчет показывает, что для такой категории потребителей приемлемая сумма, которую они готовы единовременно затратить на технические средства защиты от временных перенапряжений, находится в пределах 100 у.е. (4000 руб.) Представляется, что для небольших офисов предел экономической целесообразности примерно тот же. Для защиты же единичного дорогостоящего оборудования (например, офисного сервера) применяются иные средства защиты, как правило — индивидуальные или встроенные в их источники питания. Таким образом, для дальнейшего анализа можно остановиться на предельной сумме единовременных затрат в 4000 рублей.

Кроме единовременных затрат существуют еще и затраты на поддержание схемы защиты в работоспособном состоянии, то есть на замену вышедших из строя элементов. В связи с этим следует весьма тщательно подходить к применению комбинированных (многофункциональных) аппаратов защиты («два в одном», «три в одном» и т.п.) (см. «Вестник ИЭК» (техническое приложение), сентябрь — декабрь 2009 г., Л. Лерман «О применении комбинированных аппаратов защиты»).

Вторым вопросом, подлежащим разрешению, является выбор варианта восстановления питания. Приемлемость восстановления питания вручную открывает возможность применения более простой (и, соответственно, более дешевой и надежной) аппаратуры и упрощения схемных решений. Но существует оборудование, для которого этот вариант не всегда приемлем; например, бытовые холодильники, перерыв в работе которых не должен превышать, как правило, двух часов, поэтому для них в большинстве случаев требуется иное техническое решение.

Третий вопрос — минимизация ущерба от ложных срабатываний защиты. К ним наиболее чувствительны домашние компьютеры. Несмотря на то что все больше домашних компьютеров имеют источники бесперебойного питания, это обстоятельство пока не может оправдать допустимости чрезмерной частоты ложных срабатываний. К ним может приводить, в частности, недостаточная отстройка устройства защиты от импульсных перенапряжений и недостаточная устойчивость его электронных узлов от импульсных помех по цепи питания. Как известно, ложные срабатывания тем неприятнее, чем больше при этом отключается оборудования. Устройства защиты от повышения напряжения устанавливаются, как правило, в голове рассматриваемой сети, поэтому к ним предъявляются наибольшие требования к минимизации ложных срабатываний, что влечет повышенные требования к стабильности уставок.


Рис. 2. Схема структурная
квартирной сети
с двумя УЗПН

Для контроля работоспособности устройства защиты требуется по меньшей мере периодический контроль его срабатывания в тестовом режиме, а также контроль стабильности уставок. Существенное влияние на долговечность устройства может оказывать степень его устойчивости к режиму сквозного короткого замыкания и к длительному непрерывному нахождению во включенном состоянии под нагрузкой.

Теперь попробуем с учетом вышеприведенных соображений спроектировать оптимальную схему защиты рассматриваемой квартирной сети с подключенным к ней оборудованием от временных перенапряжений.

Вначале рассмотрим вариант с установкой одного общего устройства защиты от временных перенапряжений (УЗПН) на всю квартиру. С учетом холодильника это должно быть устройство с автоматическим возвратом при восстановлении нормального уровня напряжения — так называемый датчик-реле напряжения. Предпочтительными являются цифровые датчики-реле, поскольку их помехоустойчивость и стабильность уставок ожидаются более высокими, нежели аналоговых. Удобно и то, что в рабочем режиме на дисплее такого реле отображается текущее значение напряжения сети: это позволяет не только визуально его контролировать, но и существенно упрощает периодическую проверку стабильности уставок. Правда, эти реле не испытываются на стойкость к токам сквозного короткого замыкания и, строго говоря, не сертифицированы для применения в цепях первичной комутации сетей 380/220 В, в том числе квартирных электропроводках. Их сертифицированная область применения — защита отдельного оборудования и исполь зование в цепях управления и автоматики, что вытекает из стандартов, согласно которым они испытывались в ходе сертификационных испытаний (ГОСТ МЭК 730-1-95, ГОСТ 27570.0-87). Поэтому производители рекомендуют приме нять их не напрямую для коммутации нагрузки, а вкупе с магнитным контактором. Положение облегчается тем, что на рынке появились сравнительно недорогие и — что весьма существенно для квартир — практически бесшумные модульные контакторы КМ торговой марки IEK на номинальный ток от 20 до 63 А для категорий применения АС-1 и АС-7a и на номинальный ток 9 А для категории применения АС-7b по международному стандарту IEC 60947-4-1:2000 с номинальным условным током короткого замыкания 3000 А (рис. 1).


Рис. 3. Схема принципиальная
УЗПН с ручным
возвратом (УЗПН-1)

В ряде случаев оказывается целесообразным рассмотрение варианта установки двух УЗПН: одного — с ручным возвратом — на основную часть квартирной сети и второго — меньшей нагрузочной способности и с автоматическим возвратом — для питания холодильника и, возможно, других маломощных, но ответственных потребителей (например, устройств охранно-пожарной сигнализации, видеонаблюдения и контроля доступа, если их автономность может оказаться недостаточной). Если в квартире автоматического восстановления питания требует только холодильник, то можно рискнуть и применить для его защиты устаревшее, но более дешевое аналоговое реле напряжения, которое включается непосредственно в розетку, а холодильник — в него. В этом случае примерная схема квартирной сети выглядит так, как показано на рис. 2. В основном режиме, когда в квартире находятся жильцы, работает УЗПН-1. Когда жильцы покидают квартиру на достаточно длительное время (поездка на дачу, командировка и т.п.), все электроприборы, кроме холодильника, отключаются, УЗПН-1 выводится из работы с помощью переключателя (выключателя), а холодильник остается под защитой УЗПН-2. Получается вполне бюджетный вариант.

Остается из множества предложений выбрать аппаратную базу, которая наилучшим образом отвечает сформулированным выше требованиям.

Представляется, что на сегодняшний день в качестве УЗПН с ручным возвратом целесообразно использовать комплект из расцепителя РММ47 торговой марки IEK и двух автоматов: одного — главного и второго — для отключения-включения УЗПН (рис. 3). Основной недостаток РММ47, как и у всех подобных устройств, — отсутствие контроля уставок и невозможность их коррекции в период эксплуатации. Вопрос же о применении для этих целей весьма интересного в концептуальном плане аппарата АД12М TM IEK будет подробно рассмотрен в ближайших номерах газеты.

Л. Лерман, инженер-электрик,
независимый специалист,
г. Нижний Новгород,
lerman56@yandex.ru

Информация о компании

Группа компаний IEK
Группа компаний IEK — ведущий российский производитель электротехнической продукции среднего ценового сегмента. Международный бренд IEK хорошо известен в России и за рубежом — на протяжении 15 лет он является гарантом высокого качества и надежности. Сегодня IEK — это холдинг, контролирующий деятельность собственных производственных комплексов в России и за рубежом, а также торговых предприятий в России, Украине, Молдове, Казахстане, Монголии и странах Балтии. Разветвлённая дистрибьюторская сеть обеспечивает наличие ассортимента IEK® по всей территории РФ и в странах зарубежья. Продукция под торговой маркой IEK с успехом эксплуатируется на многочисленных объектах России и СНГ. Среди них — Московский государственный университет, метрополитен Санкт-Петербурга, Волгодонская атомная электростанция и многие другие объекты. На объектах используется модульное, щитовое, коммутационное оборудование, кабеленесущие системы, изделия для электромонтажа, светотехника и прочее оборудование ТМ IEK.

Рекомендуем почитать

Комментировать

    Еще никто не оставил комментариев.

Для того чтобы оставлять комментарии Вам необходимо зарегистрироваться либо авторизоваться на сайте.