Узип что это такое в электрике
УЗИП — защита от импульсных перенапряжений для частного дома.
Изначально вся молниезащита и защита от перенапряжений, возникающих при грозе, ориентировалась на такие величины, как киловольты и даже десятки и сотни киловольт.
Оборудование такого класса защищается высоковольтными разрядниками РВО, РВС, РДИП, РМК и т.п.
УЗИП – это устройство, которое защищает оборудование и эл.приборы в сети 220-380В от импульсных перенапряжений.
При этом не путайте импульсное перенапряжение, просто с повышенным, которое возникает при аварийных ситуациях – обрыве ноля или попадании фазы на нулевой проводник.
Импульсное длится не более 1 миллисекунды.
Никакое реле напряжения за это время отработать не успевает.
Помимо аббревиатуры УЗИП можно встретить и другие распространенные названия. Например, ОПС – ограничитель перенапряжения сети или ОИН – ограничитель импульсных напряжений.
Несмотря на разные названия, функциональное назначение у всех этих устройств одинаковая. Они должны выполнять две главные задачи:
Причем не обязательно от прямого попадания, но и от возникающих “наводок” и импульсных разрядов при грозе.
От них выйти из строя могут не только работающие приборы, но и “спящие”.
То есть те, которые просто воткнуты в розетку – TV, холодильники, зарядки. 
Как сами понимаете, говорить об актуальности монтажа УЗИП в этом случае нужно не только для частных домов, но и для квартир в многоэтажках. Данная коммутация будет сопровождаться кратковременным импульсом, который спалит вам электронные компоненты телевизора, стиральной машинки или компьютера.
От всего от этого ни УЗО, ни диффавтоматы, ни реле напряжения не помогут.
А вот УЗИП реально спасет дорогостоящие приборы. Иногда такие импульсы не приводят к капитальной поломке, зато сопровождаются “зависанием” системы, потерей памяти и т.п. А это опять дополнительные расходы на ремонт, наладку и обслуживание.
Если взять все домашние электроприборы и разбить их на категории электрической стойкости к импульсам напряжения, то получится следующая табличка:
Вот базовые технические характеристики, на которые следует обращать внимание при выборе УЗИП. Они обычно прописаны на корпусе устройства.
Это напряжение, при котором устройство будет нормально работать не срабатывая. При его превышении УЗИП становится активным.
Это ток, который УЗИП может пропустить через себя несколько раз без последствий и риска выхода их строя.
Максимальное U на клеммах устройства, когда варистор начинает открываться при протекании через него определенного тока.
Все УЗИП подразделяются на три класса или три типа. Эти классы подсказывают в каких местах нужно ставить, то или иное устройство.
Этот тип рассчитан на пиковое значение тока с фронтом 10/350мс.
Что это означает? Это значит, что рост тока до максимального значения происходит в течение 10мс. Далее его значение падает на 50% через 350мс.
Такое наблюдается именно при прямом ударе молнии. Это очень малое время воздействия, на которое остальные защитные аппараты зачастую не успевают среагировать. А при достаточном импульсном токе, просто выходят из строя, никак не защищая подключенное оборудование.
А вот УЗИП при максимальных величинах данного параметра гарантированно защитит цепь хотя бы один раз.
Тип 1 используется при наличии системы молниезащиты – молниеотвод, металлическая сетка на здании.
Кстати, устройства класса 1 соответствующей конструкции, при воздушном вводе проводом СИП и наличии хорошего контура заземления, можно легко установить непосредственно на опоре через специальные прокалывающие зажимы и арматуру.
Они рассчитаны на пиковое значение тока с фронтом 8/20мс. То есть, максимум тока достигается за 8мс, а спадает он наполовину за 20мс. 
Автоматы, УЗО, реле опять же пропускают такой импульс, не успевая среагировать вовремя.
УЗИП 2 класса должны монтироваться в вводных распредустройствах многоквартирных жилых зданий или в уличных ВРУ частных коттеджей и домов.
При воздушном вводе в здание это условие прямо регламентируется правилами ПУЭ. 
Получается, что УЗИП Т-2 должны использоваться практически всегда.
Третий класс часто встраивают в сетевые фильтры и удлинители.
Эта защита нужна очень чувствительному электронному оборудованию. Например, дорогостоящим медицинским приборам, компьютерам и т.п.
Третий класс применяют только как дополнительную защиту к Т-2, и он имеет более низкую разрядную способность.
Обратите внимание, что для обеспечения селективности защиты, нельзя устанавливать УЗИП разных классов параллельно один за другим в одном месте. Иначе максимальный ток молнии изначально пойдет совсем не через то устройство и элементарно сожгет его.
Чтобы этого не произошло, между УЗИП разного класса должен быть развязывающий элемент – индуктивность. Роль этой индуктивности выполняет обычный кабель или провод.
Рекомендуемое расстояние между разными УЗИП – не менее 10 метров.
Как работает УЗИП? Очень просто. При кратковременном превышении напряжения от заданного значения, происходит резкое падение сопротивления варистора, встроенного в корпус.
Вот наглядная схема принципа работы такого прибора. Через автомат 220В подключена однофазная нагрузка. В этой же цепочке присутствует УЗИП.
Один его контакт сидит на фазе, другой на заземлении. Подключение в цепь параллельное!
При этом всегда обращайте внимание на длину проводников, которыми подключено УЗИП. Они играют существенную роль.
Для эффективной защиты приходится уменьшать расстояние по кабелю. Поэтому общая длина всей цепочки, через которую подключается УЗИП (провод на фазу + провод до заземления) не должна превышать 50см!
А сечение самого кабеля для типа-2 должно быть от 4мм2 и выше, для класса 1 от 16мм2 и выше. Более подробно о всех нюансах подключения и ошибках при выборе правильной схемы читайте в отдельной статье.
Но вернемся к принципу работы. При нормальном однофазном напряжении в пределах 220В, встроенный варистор имеет большое сопротивление. Соответственно ток через него не течет.
Если же происходит кратковременный импульс, во много раз превышающий пороговое напряжение, варистор резко меняет внутреннее сопротивление, вплоть до нулевых значений.
Вследствие чего фаза через него спокойно устремляется на заземляющий контур. И все перенапряжение, грубо говоря, сливается в землю.
Как только импульс проходит, варистор автоматически возвращается в нормальное (закрытое) состояние.
При достаточно длительном воздействии импульса создается искусственное короткое замыкание, на которое срабатывает автомат, отключая всю цепочку.
Все будет зависеть от величины импульса, его продолжительности, грозового разряда и силы тока.
Остаточное напряжение, которое все равно в некоторой степени доходит до эл.приборов в этот кратковременный промежуток времени, получается сглаженным до безопасной величины и не оказывает негативных последствий.
Есть модели УЗИП моноблочные, а есть картриджные, со съемным варисторным блоком.
При его выходе из строя вам не придется менять целиком все устройство, достаточно будет заменить один элемент. Это все равно что поменять сгоревший предохранитель.
Как узнать, что УЗИП вышло из строя? По цветному индикатору на передней панели.
Он должен поменять свою раскраску с зеленого на красный.
Обязательным условием установки УЗИП является наличие аппарата защиты перед ним – автомата или предохранителя.
В любом автоматическом выключателе есть катушка, обладающая индуктивностью. А вы эту самую катушку, состоящую из множества витков, устанавливаете последовательно в цепь с УЗИП. Помните, что мы ранее говорили про максимальные расстояния проводников для подключения устройства?
Так вот, выставив перед УЗИП автомат, у вас получится ситуация, когда ток молнии, помимо самого ОПС, вынужден будет пройти через всю катушку, образуя на ней дополнительное напряжение. Иногда эта величина может доходить до 100кВ!
Поэтому и ставят перед УЗИП предохранители с плавкой вставкой, длина которой всего пару сантиметров.
Кстати, есть модели УЗИП, в которых плавкая вставка встроена в корпус устройства.
УЗИП выполнив свою главную задачу, остается фактически “закороченным”, и подать напряжение на все остальное оборудование с короткозамкнутым элементом внутри цепи вы не сможете.
При этом у данной защиты, когда она стоит непосредственно перед самим аппаратом, а не на главном вводе, есть один существенный недостаток. Дело в том, что большинство молний многокомпонентные и их разряд вызывает не один импульс, а несколько.
Причем импульсы эти достигают устройства одномоментно. Представьте себе такую картину – пришла первая волна максимальной величины и заставила не просто сработать УЗИП, но и вывела из работы сменный модуль (выпал красный индикатор) с аппаратом защиты до него.
И тут же за первым импульсом накатывает второй (всего через 60-80мс), а защиты то уже нет! Поэтому иногда лучше защиту в виде автоматов или предохранителей размещать на главном вводе. Она после первого срабатывания будет гасить всю сеть 220В.
УЗИП чаще всего выходят из строя (срабатывают без возможности восстановления параметров варистора) по двум причинам:
УЗИП каких классов выбрать для установки в частном доме
Если вы счастливый владелец дачи или коттеджа, то наверняка задумывались над проблемой защиты имеющейся электроники и проводки от перенапряжений. Ведь именно загородные дома чаще всего страдают от резких скачков напряжения, которые могут возникать как результат грозового разряда, выхода из строя силового оборудования электрической сети или проводимых в ней работ.
В этой статье хотим познакомить вас с устройством защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП), рассказать, что это такое, какие виды существуют и как его использовать в конкретных ситуациях.
Назначение устройства защиты от импульсных перенапряжений
Обычные автоматы, которые повсеместно используются на разных объектах, защитят вашу сеть от возможных перегрузок. Если установить реле контроля напряжения, сможете обезопасить себя от кратковременных незначительных повышений вольтажа в сети, например, с 220 до 290 В.
А теперь представьте, если возникает импульс, значение напряжения которого достигает 1 и более кВ. Традиционные устройства защиты попросту сгорят, не успев сработать, вместе со всем, что в этот момент включено в розетки. Именно от этих резких скачков напряжения и призван защитить УЗИП.
Хочу сразу объяснить, что рассматриваемое устройство ни в коем случае не является альтернативой реле напряжения или другого оборудования, устанавливаемого в домах для защиты электросети. Обратите внимание, что УЗИП не срабатывают, если напряжение превысит всего несколько десятков вольт от нормального значения. Его следует применять совместно с другими приборами.
Принцип работы УЗИП
Как инженер со стажем, я сталкивался со всеми типами устройств защиты от импульсного перенапряжения: разрядниками, варисторами, защитными диодами, разделительными трансформаторами. Однако наиболее часто встречаемыми являются первые два варианта и их комбинации.
Разрядник
Основным компонентом этого типа устройств являются две пластины, между которыми есть зазор определенной величины. В случае возникновения импульса с большим значением напряжения между этими элементами возникает разряд, посредством которого выполняется сброс перенапряжения.
По исполнению камеры, где возникает разряд, гасящие импульс высокого напряжения разрядники бывают:
Отличными примерами разрядников являются модели УЗИП серий PWR (исполнение 2), RS232 (исполнение 2), MSR (исполнение 2).
Варистор
Здесь используется керамический гаситель, у которого при возникновении импульса высокого напряжения резко падает сопротивление. В результате возникает контролируемое короткое замыкание, которое провоцирует срабатывание автоматического выключателя. Скорость реагирования варистора составляет 25 наносекунд, что позволяет гарантировать 100 % защиту всего подключенного к сети дома оборудования.
Примером варистора служит УЗИП ОПС-10В-1Р, который рассчитан на срабатывание импульсов, значение напряжения не более 2 кВ. Устройство имеет ширину 18 мм и устанавливается на стандартную DIN-рейку.
Защитный диод
Это наиболее современные УЗИП, которые разработаны с использованием проводниковых технологий. Представленные приборы отличаются высокой скоростью срабатывания, которая достигает 1 нс. Кроме этого, в случае его использования, вы даже не заметите, что защитный диод сработает. Ведь конструкция этого УЗИПа такова, что устройство не отсекает подачу электричества при возникновении импульса, а приводит повышенное напряжение к нормальным параметрам. Избыток перенаправляется на «землю» через корпус или отдельный кабель.
Классификация
Устройства защиты от импульсных перенапряжений отличаются функциональными возможностями, которые определяются классом модели. Всего выделяют три типа УЗИП:
1 класс
2 класс
Предназначены для непосредственной защиты сетей потребителей от остаточных явлений грозового разряда или коммуникационных перенапряжений. Как правило, устанавливаются в щитовых на входе в квартиры. Поскольку эти устройства защиты относятся ко «второй линии обороны», номинальное значение разрядного тока, на который они рассчитаны, ниже, чем у 1 класса и составляет от 20 до 40 кА. Примером подобных устройств выступает УЗИП ОПС-10С-1Р 2 Класса.
3 класс
УЗИП, используемые для предотвращения воздействия импульсного перенапряжения непосредственно на используемое оборудование. В зависимости от исполнения, могут подключаться непосредственно к розетке или отдельной группе при распределении электропроводки. Представленные устройства защиты рассчитаны на работу с импульсными токами в пределах 5-10 кА. Например, УЗИП ОПС-10D-2Р 3 класса.
Стоит обратить внимание на следующее: все представленные УЗИП могут быть установлены как частично, так и полностью на одном объекте. Однако все зависит от конфигурации имеющейся схемы энергоснабжения.
Критерии выбора УЗИП
Подбор класса устройства защиты от импульсных перенапряжений зависит от того, по какой схеме дом подключается к линии энергоснабжении, имеется молниезащита или нет. Поэтому для лучшей наглядности и понимания ситуации предложим несколько примеров выбора УЗИП.
Дом, подключенный к изолированной воздушной линии проводом, при этом молниезащиты нет и входящих в здание дополнительных металлических коммуникаций тоже. В этом случае прямое попадание молнии в дом маловероятно, поэтому вполне достаточно установить УЗИП 2 класса, например, ОПС-10С-2Р с номинальным током разряда 20 кА.
Теперь представим, что дом подключен к изолированной воздушной линии, но в него входит металлическая труба, например, газовая. Предположим, что в эту трубу осуществляется прямое попадание молнии. Часть заряда уйдет вправо, а вторая половина — влево относительно расположения трубопровода. Соответственно, в дом попадет только половина импульса от разряда молнии. В свою очередь он разделится на две части: первая уйдет в PEN-проводник, а вторая через фазу на УЗИП, которая составит около 12,5 кА от изначальных от разряда 100 кА. Чтобы защита сработала и при этом не вышла из строя, нужно выбирать устройство 2 класса, например, ОПС-10С-1Р.
Интересная ситуация, когда дом имеет молниезащиту без входящих труб и прочих коммуникаций. В этом случае при попадании молнии в молниеотвод половина разряда уйдет в заземление, а оставшаяся часть на PEN и фазовый провод. В итоге на УЗИП придется импульс силой 25 кА. Поэтому для безопасного срабатывания защиты следует выбирать устройство большего номинала, например, ОПС-10В-2Р-R 1 класса.
Рассмотрим аналогичную ситуацию, только добавим сюда входящую металлическую трубу. Здесь первоначальный разряд в 100 кА разделится не на две, а на три части. Половину поглотит молниеотвод, остальное распределится между трубой, PEN и фазовым проводом: 25, 12,5 и 12,5 соответственно. Как видите, ситуация схожа, когда разряд ударяет вблизи дома без наружных металлических коммуникаций и молниеотвода. Для защиты электроники в доме достаточно установить ОПС-10С-2Р с номинальным током разряда 20 кА.
Распространенные ошибки при подключении УЗИП
Чтобы устройство защиты от импульсных перенапряжений работало с максимальной эффективностью, важно обратить внимание не только на выбор типа, но и на правильность подключения.
Заземление
Убедитесь в надежности используемого в щитке заземления. При некачественном исполнении этого контура возникает риск, что при первом попадании молнии все автоматы и защита выгорят.
Совместимость
Каждое УЗИП выпускается под конкретную схему энергоснабжения и типа заземления. Использование несовместимого устройства приведет к тому, что оно в нужный момент не сработает.
Класс
Неправильный выбор класса — распространенная причина, почему УЗИП может не сработать на импульсные скачки, спровоцированные неисправностью в коммуникационном оборудовании систем энергоснабжения.
Заключение
Использование УЗИП в системах электроснабжения частного дома — реальная защита вашего оборудования от импульсных токов, которые возникают в результате разрядов молнии и могут вывести бытовую технику из строя.
УЗИП — что это такое, описание и схемы подключения в частном доме
Перенапряжение — это превышение максимального показателя напряжения для той или иной сети. Под импульсным перенапряжением понимается резкий скачок напряжения между фазой и землей, который занимает долю секунды. Такой перепад напряжения опасен не только для линии, но и для подключенных к ней электроприборов. Чтобы не допустить подобной ситуации, используется устройство защиты от импульсных перенапряжений.
Что такое УЗИП и для чего оно нужно?
УЗИП — это устройство защиты от импульсных перенапряжений, которое обеспечивает защиту электроустановок до 1 кВ. Устройство защищает от перенапряжений в электросети, а также от грозовых воздействий посредством отвода импульсов тока на землю.
УЗИП применяют только в низковольтных силовых распределительных системах. Данное устройство подходит как для промышленных предприятий, так и для жилых строений.
УЗИП бывает двух типов:
Принцип действия и устройство
Принцип работы УЗИП заключается в применении варисторов — нелинейный элемент в виде полупроводникового резистора сопротивления от приложенного напряжения.
УЗИП имеет два вида защиты:
Чтобы лучше понять принцип работы УЗИП приведем небольшой пример.
Нормальное напряжение цепи 220 В, а при возникновении импульса в этой самой цепи напряжение резко поднимается, например, при ударе молнии. При резком скачке напряжения, в УЗИП уменьшается сопротивление, что приводит к короткому замыканию, которое в свою очередь приводит к срабатыванию автоматического выключателя и в последствии к отключению самой цепи. Таким образом обеспечивается защита электрооборудования от резких перепадов напряжения, не допуская протекания через него импульса высокого напряжения.
Разновидности УЗИП
Устройства защиты от импульсных перенапряжений бывают с одним и двумя вводами, и подразделяются на:
Коммутирующие защитные аппараты
Характерной особенностью коммутирующих устройств является высокое сопротивление, которое при возникновении сильного импульса в напряжении мгновенно падает до нуля. Принцип работы коммутирующих устройств основывается на разрядниках.
Ограничители сетевого перенапряжения (ОПН)
Для ограничителя сетевых напряжений также характерно высокое сопротивление. Его отличие от коммутирующего аппарата только в том, что снижение сопротивления происходит постепенно. ОПН основывается на работе варистора (резистора), который используется в его конструкции. Сопротивление варистора находится в нелинейной зависимости от воздействующего на него напряжения. При резком увеличении напряжения происходит также резкое увеличение силы тока, который проходит непосредственно через варистор и таким образом сглаживаются электрические импульсы, после чего ограничитель сетевого напряжения возвращается в первоначальное состояние.
Комбинированные УЗИП
УЗИП комбинированного типа объединяют в себе разрядники и варисторы, и могут выполнять как функцию разрядника так и ограничителя.
Классы УЗИП
Существует всего три класса устройств по степени защиты:
Классификация по степени разряда тока:
ВАЖНО! Расстояние между УЗИП должно быть не меньше 10 метров по длине проводки.
Как выбрать УЗИП?
Первое, что нужно сделать при выборе УЗИП это определить систему заземления, которая используется в здании.
Система заземления бывает трех типов:
При выборе УЗИП также необходимо учесть следующие факторы:
В связи с положением, при котором возникла необходимость установки УЗИП, выбирается подходящий класс (I, II, III).
Также важно учитывать выдерживаемое устройством напряжение. Для устройств I-го класса этот показатель не превышает 4 кВ. Устройство II класса выдерживает уровень напряжения до 2,5 кВ, а устройство III класса до 1,5 кВ.
Еще одним важным параметром при выборе УЗИП является максимальное длительное рабочее напряжение — действующее значение переменного или постоянного тока, которое длительно подаётся на УЗИП. Этот параметр должен быть равен номинальному напряжению в сети. Подробно можно ознакомиться с информацией в стандарте МЭК 61643 — 1, приложение 1.
При подключении УЗИП для защиты оборудования важно учитывать его номинальный постоянный или переменный ток, который может поддаваться нагрузке.
Как подключить УЗИП в частном доме?
Установка УЗИП производится в зависимости от показателя напряжения: 220В (одна фаза) и 380В (три фазы).
Схема подключения может быть направлена на бесперебойность или на безопасность, нужно определить приоритеты. В первом случае может временно отключиться молниезащиты для того, чтобы не допустить перебоя в снабжении потребителей. Во втором же случае недопустимо отключение молниезащиты, даже на несколько секунд, но возможно полное отключение снабжения.
Схема подключения в однофазной сети системы заземления TN-S
При использовании однофазной сети TN-S к УЗИП нужно подключить фазный, нулевой рабочий и нулевой защитный проводник. Фаза и ноль сначала подключаются к соответствующим клеммам, а затем шлейфом к линии оборудования. К защитному проводнику подключается заземляющий проводник. УЗИП устанавливается сразу после вводного автомата. Для облегчения процесса подключения все контакты на устройстве обозначены, поэтому сложностей не должно возникнуть.
Пояснение к схеме: А, В, С – фазы электрической сети, N – рабочий нулевой проводник, PE – защитный нулевой проводник.
СПРАВКА. Рекомендуется использовать предохранители для дополнительной защиты УЗИП, которые ставятся непосредственно на само устройство.
Схема подключения в трехфазной сети системы заземления TN-S
Отличительной особенностью трехфазной сети TN-S от однофазной является то, что от источника питания исходит пять проводников, три фазы, рабочий нулевой и защитный нулевой проводники. К клеммам подключается три фазы и нулевой провод. Пятый защитный проводник подключается к корпусу электроприбора и земле, то есть служит некой перемычкой.
Схема подключения в трехфазной сети системы заземления TN-C
В системе подключения заземления TN-C рабочий и защитный проводник объединены в один провод (PEN), это и является главным отличием от заземления TN-S.
Система TN-C является более простой и уже довольно устаревшей, и распространена в устаревшем жилом фонде. По современным нормам применяется система заземления TN-C-S, в которой находятся по отдельности нулевой рабочий и нулевой защитный проводники.
Переход на более новую систему необходим для того, чтобы избежать поражения электрическим током обслуживающего персонала, и ситуаций с возникновений пожара. Ну и конечно же в системе TN-C-S лучше защита от резких импульсных перенапряжений.
Во всех трех вариантах подключения при перенапряжении ток направляется на землю через кабель заземления или же через общий защитный провод, что не дает импульсу навредить всей линии и оборудованию.
Ошибки при подключении
1. Установка УЗИП в электрощитовую с плохим контуром заземления.
При допущении подобной ошибки можно лишиться не только всех электроприборов, но и самой щитовой при первом попадании молнии, так как от защиты с плохим контуром заземления не будет никакого толку, и соответственно никакой защиты.
2. Неправильно выбранное УЗИП, которое не подходит под используемую систему заземления.
Перед покупкой устройства обязательно узнайте какая система заземления используется в вашем доме, а при покупке тщательно ознакомьтесь с его техдокументацией во избежание ошибок.
3. Использование УЗИП не того класса.
Как уже разбирали выше, есть 3 класса устройств защиты от импульсного перенапряжения. Каждый класс соответствует определенной щитовой, и должен устанавливаться согласно правилам и нормам.
4. Установка УЗИП только одного класса.
Часто бывает недостаточно установки УЗИП одного класса для надежной защиты.
5. Перепутан класс устройства и место его назначения.
Бывает и такое, что приборы класса B ставятся в распределительный щит квартиры, приборы класса С в ВРУ здания, а приборы класса D перед электронной аппаратурой.