НАДЕЖНАЯ ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ. ВЫБОР И СРАВНЕНИЕ УЗИП

НАДЕЖНАЯ ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ. ВЫБОР И СРАВНЕНИЕ УЗИП        

Для защиты от перенапряжений — ограничения переходных перенапряжений и для отвода импульсного тока предназначено устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Это устройство имеет один или несколько нелинийных элементов, зачастую используются варисторы.  Исходя из оценки риска прямого удара молнии или наводок напряжения отдаленным  разрядом, необходимо выбрать тип защитных устройств и схему их установки. 
          Устройства защиты от импульсных перенапряжений делятся на следующие схемы применения, в зависимости от места установки и способности пропускать через себя различные импульсные токи: 
 Многоступенчатая распределенная система УЗИП, обеспечивает защиту путем каскадирования, несколько устройств защиты от перенапряжений на объекте, УЗИП устанавливается зонально в соответствии с классами защиты: I, II, III (согласно стандарту IEC-61643-1 (1998-02)  или B, C, D. (согласно стандарту E DIN VDE 0675-6 (1989-11 и A1:1996-03/A2:1196-10).
 Гибридная  система УЗИП, сконструирована в одном корпусе, которая позволяет обеспечить полную защиту объекта и полностью  перекрывает  I, II, III класс защиты одним устройством (согласно американского стандарта UL 1449: 2006. 3rd Edition. Surge Protection Device, UL1283 ).

Устройство защиты от импульсного перенапряжения, выбирается с учетом того, что оно должно выдерживать часть тока молнии, ограничивать перенапряжение и обрывать сопроводительные токи после главных импульсов молнии. Конструкция и параметры УЗИП постоянно совершенствуются, повышается их надежность, снижаются требования по техническому обслуживанию и контролю. Множество производителей, большой ассортимент моделей,  технологий  зачастую усложняет выбор необходимого устройства УЗИП для защиты оборудования, электронной аппаратуры и т.д. 
Для безопасной, безаварийной работы, любого электронного оборудования необходимо, что бы по сети электропитания не поступали импульсные перенапряжения от помех и грозовых разрядов. Для упрощения  задачи выбора УЗИП  остановимся на основных его  параметрах, которые позволят выбрать необходимую модель:

 По месту использования  УЗИП разделяют два типа: для открытого применения и применения в помещениях
 Время реакции (время отклика) – параметр, который показывает как быстро прибор среагирует на помеху, или какой длительности импульс сможет попасть на аппаратуру при воздействии помехи.  
Максимальный коммутируемый ток помехи —  параметр тока и напряжения, которые УЗИП может пропустить через себя (включая ток от разряда молнии).
 Минимальный порог импульсного напряжения —  минимальное напряжение импульсной помехи, при котором обеспечивается защита (напряжение открытия варистора).
 Встроенная тепловая защита (быстродействующие плавкие предохранители)  — обеспечивающая работоспособность устройств при длительной эксплуатации или в случае разрушения варистора частыми воздействиями токов с большой амплитудой.

Следовательно чем меньше время реакции и больше ток коммутируемой помехи УЗИП, тем лучшую защиту от пренапряжения обеспечит прибор УЗИП.  Для безопасной, безаварийной работы, любого электронного оборудования необходимо, что бы по сети электропитания не поступали импульсные перенапряжения от помех и грозовых разрядов.  
          Однако нельзя оставлять без внимания вероятность повреждения УЗИП, особенно при интенсивных грозах, когда во время одной грозы может произойти несколько ударов молнии в защищаемый объект или вблизи от него. Устройства защиты, применяемые в низковольтных электрических сетях и в сетях передачи информации, подвержены так называемому старению (деградации), т.е. постепенной потере способности ограничивать импульсные перенапряжения. В УЗИП варисторного типа предусмотрена тепловая защита, обеспечивающая работоспособность устройств при длительной эксплуатации. Вследствие износа варистора, который связан с частыми воздействиями токов с большой амплитудой, происходит критическое разрушение P-N переходов в структуре защитного устройства. В результате снижается важнейший параметр варистора – максимальное допустимое рабочее напряжение Uc.
              Наш многолетний опыт практического использования УЗИП различных конструкций и производителей, позволяет обратить Ваше внимание на УЗИП, который соответствует американским стандартам  UL 1449: 2006. 3rd Edition. Surge Protection Device, UL1283.

 Конструктивное исполнение (все в одном) и технические параметры УЗИП ASCO позволяют перекрыть все классы защиты от перенапряжений (I, II, III) одним устройством.

В устройстве ASCO УЗИП используются  сборки быстродействующих варисторов (варисторные решетки) из оксида металла (MOV), подобранных по своим параметрам с высокой точностью, что позволяет коммутировать ток помехи от 50 кА до 1000 кА на фазу. 
Гибридная система подавления УЗИП ASCO  на основе металлооксидных варисторов (MOV) позволяет получить время отклика менее 0,5 нс.

Достичь таких параметров позволяет запатентованная технология подавления всплесков напряжения, которая обеспечивает живучесть и исключительную пропускную способность по току в самых экстремальных условиях.

При производстве УЗИП ASCO используется металлооксидные варисторы (MOV)  и  гибридные модули SAD/MOV Hybrid. Запатентования технология позволила объединяет быстрое время отклика силиконового лавинного диода (SAD) с высокоэнергетическими возможностями MOV варистора и получить гибрид модуль SAD/MOV.

На приведенном ниже графике представлено сравнение производительности переходных откликов различных технологий. Гибридная технология наглядно демонстрирует преимущество перед технологией MOV, примерно с 10%-ным улучшением по мере того, как  увеличиваются уровень энергии. Это позволяет улучшить характеристику в несколько сотен вольт при импульсных помехах/разрядах с высокой энергией.

На совместной характеристике силиконового лавинного диода (SAD) и MOV варистора, видно что их гибридная конструкция позволяет использовать быструю реакцию диода и возможность варистора выдерживать большую мощность, это достигается за счет технологии, которая позволила ограничить импульсный ток высокой энергии через модуль SAD  до приемлемого уровня и пропустить  оставшейся ток перенапряжения через модуль (модули) MOV.

   Импульсные помехи особенно грозовые разряды  в реальном мире выглядят немного иначе, чем то, что имитируется в контролируемой лаборатории. импульсы 8×20μs или всплески 10×350 мкс. Сила тока в разряде молнии достигает 10-300 тысяч ампер, а напряжение — от десятков миллионов до миллиарда вольт. Мощность разряда — от 1 до 1000 МВт Чтобы  обеспечить максимальную защиту от перенапряжения, разряда молнии, все оборудование УЗИП ASCO подвергалось специальному тестированию:
 Испытание на выносливость — минимум 15 000 импульсов на модуль при 20 000 вольт и 10 000 ампер.
 Испытания формой волны — импульсная  длительность (10×350 мкс), представляющая собой близкий удар молнии и более короткую продолжительность (8×20 мкс), представляющую косвенный импульс. 
 Тестирование импульсами с высокой энергией — тестирование, проводимое на комплектном  УЗИП, включая элементы предохранителей и все дополнительные аксессуары
  Тестирование на временную защиту от перенапряжения, УЗИП способен выдерживать более чем в два раза напряжение электросети в течении 30 периодов (0,5 сек).

 Способность УЗИП ASCO выдерживать двойного напряжения сети в течении 30 периодов сети (0,5 сек), позволяет защитить однофазную нагрузку потребителя от возникновения линейного напряжения (380 В) в однофазной сети. В этом случае УЗИП шунтирует нагрузку и вызовет отключение  защитного автоматического выключателя, в следствии чего однофазная  нагрузка будет защищена от повреждения.  

Устройства УЗИП  ASCO предназначены для защиты чувствительного электронного оборудования (компьютеры, электронные приборы, электронно-коммутируемые  двигатели и и т.д.) от внутренних и внешних генерируемых импульсных перенапряжений (помех), мощных двигателей, дуговых сварочных аппаратов, переключаемых конденсаторов, грозовых разрядов.

 КОНСТРУКЦИЯ И УСТРОЙСТВО УЗИП ASCO

Многократно завышенный запас электрической прочности обеспечивает изделиям большой срок службы. Устройство УЗИП ASCO поставляется в одном корпусе промышленного назначения, который  герметичный и пылевлагонепроницаемый. Конструктивно УЗИП ASCO выполнен в одном корпусе в котором размещены:
— модули  с варисторными сборками, обеспечивающие защиту  L-L, L-N, L-G, N-G,
— быстродействующие  серебряные предохранители, электромагнитные фильтры,
— устройство диагностики работоспособности варисторных модулей,
— световые индикаторы наличия фазного напряжения,
— световой индикатор  неисправного состояния (повреждения) УЗИП.    

 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОПЦИИ:

 В состав УЗИП возможно установить электрические фильтры для подавления радиочастотных и шумовых электрических помех.
 Для регистрации импульсных помех устанавливается специальные счетчики (один накопительный, другой с возможностью сброса показаний).
 В случае выхода из строя УЗИП, предусмотрена установка контактов НЗ/НР для дистанционной сигнализации аварии.
 Установка звуковой сигнализации в случае аварийного выхода из строя УЗИП. 

СРАВНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ УЗИП ASCO

№ п/п	Наименование параметров	Серия 300 (Модель 50кА и 80кА)	Серия 500 (Модель 65кА и 80кА)
1	Технология УЗИП	Металлооксидные варисторы MOV	Гибридные модули SAD/MOV Hybrid./ (Сборка диод+варистор)
2	Максимальная пропускная способность	“P10” = 50kA Per Mode/100kA Per Phase “P16” = 80kA Per Mode/160kA Per Phase	130kA Per Phase (65kA Per Mode) 160kA Per Phase (80kA Per Mode) (L-N, L-G, N-G )80kA,
3	Время реакции на импульсную помеху	Менее 0,5 нс	Менее 0,5 нс
4	Рейтинги защиты от напряжения (VPR-3kA)	L-N ,L-G — 1000V, L-L — 2000V, N-G — 900V	L-N ,L-G — 1000V, L-L — 1800V, N-G — 900V
5	Ток короткого замыкания	50kA, 80кА	65kA, 80кА
6	UL1449 Номинальный ток разряда	10 кА (160 кА на модуль) / 3kA (100 кА на фазу)	10 кА (160 кА на модуль) / 3kA (130 кА на фазу)
7	Световая индикация, дистанционный контроль,	Светодиоды,, контакты реле./ Контроль всех элементов подавления MOV	Светодиоды, контакты реле. Контроль всех элементов подавления MOV
8	Тестирование УЗИП в жизненном цикле (повторное импульсное тестирование):	Нет данных	— 8000 импульсов IEEE C с высоким 20 кВ, 10 кА на модуль; — 16 000 импульсов IEEE C с высоким 20 кВ, 10 кА на фазу;
9	Гарантия	5 лет	10 лет
10	Расчетный	до 15 лет	до 30 лет