Ограничитель перенапряжения: устройство и принцип работы

Многоколонковые

В отличии от предыдущих устройств борьбы с коммутационными перенапряжениями, эти средства защиты высоковольтного оборудования имеют несколько колонок, модулей или блоков, объединяемых в одну систему. Данный вид ОПН характеризуется большей надежностью по отношению к защищаемым объектам, так как способен реагировать и на одиночные, и на дифференциальные перенапряжения.

При выборе конкретной модели ограничителя перенапряжения обязательно учитываются такие параметры устройства:

Виды ОПН

Конструкции ОПН, предлагаемые производителями энергетикам весьма разнообразны, их различают по следующим признакам:

  1. Типу изоляции (фарфор или полимер).
  2. Конструктивному исполнению (одна или несколько колонок).
  3. Величине рабочего напряжения.
  4. Месту установки ограничителя.

Если говорить об ограничителях перенапряжения, устанавливаемых на DIN-рейку, то тут устройства первоначально разделяются на однофазные и трехфазные. Помимо этого модульные ОПН (они же УЗИП), делятся на три основных класса: B, C и D. Ограничители класса B устанавливаются на вводе в здание, C — непосредственно в распределительном щите квартиры либо дома, D — на отдельное оборудование, которое нужно защитить от помех, если с этим не справились ОПН класса B и C. Подробнее о модульных ограничителях перенапряжения вы можете узнать из видео:


Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на котором наглядно рассматривается конструкция и принцип действия ограничителей перенапряжения нелинейных:

Ограничители перенапряжения: особенности, сфера применения

Современные ограничители перенапряжения пришли на смену устаревшим вентильным разрядникам. В роли основного рабочего элемента в них выступают нелинейные резисторы — варисторы. Они располагаются в корпусе, который изготавливается из высокопрочного полимера. Конструктивное исполнение ограничителей перенапряжения обеспечивает высокий уровень взрывобезопасности даже при КЗ.

Стоимость приборов определяется их исполнением. Они востребованы для использования в быту, например — в дачных домах или квартирах. Отличительные черты таких ограничителей перенапряжения — компактность и сравнительно небольшой вес. Обычно их конструкция подразумевает возможность крепления на DIN-рейку. В некоторых приборах реализована возможность дистанционного управления, а также индикация режимов функционирования.

Ограничители перенапряжения классифицируются в зависимости от следующих признаков:

  • типа изоляции — материалом изготовления может быть полимер или фарфор;
  • конструктивного исполнения — устройства могут иметь одну или несколько колонок;
  • величины рабочего напряжения;
  • места установки.

Устройства, предназначенные для монтажа на DIN-рейку, могут быть одно- и трехфазными. Также их делят на три класса: первые устанавливаются на вводе в здание, вторые — в распределительном щитке объекта, а третьи — непосредственно на оборудовании, которое нуждается в защите от помех.

Основным рабочим элементом ограничителя перенапряжения (сокращенно — ОПН) является варистор — переменный резистор с нелинейными вольтамперными характеристиками. В зависимости от сложности устройства их устанавливают от одного до нескольких десятков, соединенных последовательно и параллельно.

ОПН для квартиры, коттеджа или дачи состоит:

  • из прочного пластикового корпуса;
  • сменного модуля, состоящего из одного или нескольких варисторов;
  • указателя его износа (окошка, сигнализирующего о степени износа зеленым или красным цветом).

Рассмотрим подробнее виды ОПН по типу изоляции и конструктивному исполнению:

  1. Фарфоровые. Колонка варисторов прижата к боковой поверхности трубы из стеклопластика, которая расположена внутри фарфоровой крышки. Такие ОПН устойчивы к температурным колебаниям и механическим воздействиям (основная механическая нагрузка приложена к изоляционному покрытию).
  2. Полимерные. Колонка варисторов заключена в прочный полимерный корпус, сделанный из высокомолекулярного каучука. Эти ОПН менее взрывоопасны, чем фарфоровые, однако подвержены влиянию сезонных колебаний температуры.
  3. Одноколонковые. Состоят из одной варисторной колонки, выпускаются в любом классе напряжения. Снижают массу ОПН.
  4. Многоколонковые. Состоят из нескольких модулей, образованных из определенного числа колонок. Применяются при больших классах напряжения и сложных условиях эксплуатации (грязь, влага).

Принцип действия ограничителя перенапряжения основан на нелинейности вольтамперных характеристик варисторов. В нормальных условиях их сопротивление настолько велико, что электрический ток через них не проходит.

Рабочим элементом для ограничителей перенапряжения электросетей в промышленном секторе являются специальные колонки, состоящие из набора варисторов. Последние соединяются в соответствии с последовательно-параллельной схемой и рассчитаны на высокое напряжение.


Современные ограничители перенапряжения пришли на смену устаревшим вентильным разрядникам. В роли основного рабочего элемента в них выступают нелинейные резисторы — варисторы. Они располагаются в корпусе, который изготавливается из высокопрочного полимера. Конструктивное исполнение ограничителей перенапряжения обеспечивает высокий уровень взрывобезопасности даже при КЗ.

Классификация ограничителей и правила монтажа

Защиту объекта от импульсных напастей сооружают по традиционным правилам селективности. Т.е. на вводе устанавливают наиболее мощный прибор, затем ограничитель с меньшей пропускной токовой способностью, далее – еще меньше и т.д. Для загородных строений вполне приемлем двухступенчатый формат защиты, тратиться на более изощренный вариант не к чему.

Чтобы не купить ограничитель с абсолютно ненужными характеристиками, выясним, по каким принципам классифицирует свой товар глубокоуважаемая нами компания ETITEC:

  • Группа А — ограничители, предназначенные для защиты объекта от сверхтоков, вызванных прямым попаданием грозового разряда в сеть или попаданием в объект, расположенный поблизости от воздушной ЛЭП. Без потери работоспособности они смогут вывести в землю импульсы не более 6кВ. Рабочее сопротивление данных устройств не превышает 10 Ом. Устанавливаются снаружи, чаще всего крепятся в точке перехода воздушной линии в кабельное продолжение. Рекомендовано располагать в зоне заземления нулевого защитного проводника PE или его собрата PEN, по совместительству выполняющего функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников.
  • Группа В – ограничители, защищающие от импульсных всплесков в пределах 4 кВ. Устанавливаются они на вводе в строение, если наружное ограничивающее устройство уже есть. Эта группа чаще всего используются в качестве первой ступени защиты частного дома, т.к. предполагается, что предыдущий вариант обязана поставить обслуживающая ЛЭП компания.
  • Группа С – ограничители, сбрасывающие в заземление все, что пропустила защита В, но не более 2,5 кВ. Причем и применяются они преимущественно в паре, особенно, если сооружается двухступенчатая система. Если в двух ступенях ограничения не было необходимости, то приборы группы С справляются с задачами первой защитной преграды. Монтируются в местах распределения электропроводки, в щитках.
  • Группа D – ограничители, предназначенные для защиты потребителей, особо чувствительных к коротким сверхтокам. Оберегают они оборудование, чья устойчивость изоляции не превышает 1,5 кВ. Обойтись без них можно, если нет техники с электронной начинкой. Однако если между устройством С и защищаемым оборудованием больше 15 м, D очень даже пригодится. Установка в сеть ограничителей D допустима только при наличии более высоких степеней защиты. Чувствительные устройства без затруднений выведет из строя малейшее импульсное колебание.

Согласно описанному ранжиру производится селективная установка ограничителей. В преобладающем количестве случаев используется схема B – C, отлично справляющаяся с гашением и отводом наружу электромагнитного негатива в диапазоне 1,5- 2,5 кВ. Если имеются причины для увеличения количества ступеней, то можно начать сооружение защиты с прибора группы А и завершить устройством D.

Обратите внимание. Между ограничителями В и С марки ETITEC расстояние должно быть 10м и более, чтобы на подступах ко второй ступени защиты перенапряжение успело достичь порогового значения. При отсутствии возможности расположить приборы согласно правилам, можно поставить рядом в щиток, но между аппаратами разместить индукционную катушку от того же производителя. Между С и D катушки не надо, но желательно создать между ними интервал в 5 м.

Жаль, что латинскими литерами обозначаются не все ограничители, но принцип классификации у всех производителей приблизительно одинаков. Аналогична схема установки и использования ограничителей, защищающих от скачков напряжения в электросети, равнозначны правила их подбора. Как ориентироваться без буквенных подсказок?

Чтобы не купить ограничитель с абсолютно ненужными характеристиками, выясним, по каким принципам классифицирует свой товар глубокоуважаемая нами компания ETITEC:

Ограничители перенапряжения в домашней электропроводке – виды и схемы подключения

Любое электротехническое оборудование создается для работы с определённой электрической энергией, зависящей от тока и напряжения в сети. Когда их величина становится больше запроектированной нормы, то возникает аварийный режим.

Предотвратить возможность его образования или ликвидировать разрушение электрооборудования призваны защиты. Они создаются под конкретные условия возникновения аварии.

Содержание статьи

Особенности защит домашней электропроводки от повышенного напряжения

Изоляция бытовой электрической сети рассчитывается на предельное значение напряжения чуть выше одного-полутора киловольт. Если оно возрастает больше, то через диэлектрический слой начинает проникать искровой разряд, который может перерасти в дугу, образующую пожар.

Чтобы предотвратить его развитие создают защиты, работающие по одному из двух принципов:

1. отключения электрической схемы дома или квартиры от повышенного напряжения;

2. отвода опасного потенциала перенапряжения от защищаемого участка за счет быстрого его перенаправления на контур земли.

При незначительном повышении напряжения в сети исправить положение призваны также стабилизаторы напряжения различных конструкций. Но, в большинстве своем они создаются для поддержания рабочих параметров электроснабжения в ограниченном диапазоне его регулирования на входе, а не как защитное устройство. Их технические возможности ограничены.

В домашней проводке напряжение может повыситься:

1. на относительно продолжительный срок, когда происходит отгорание нуля в трехфазной схеме и потенциал нейтрали смещается в зависимости от сопротивления случайно подключенных потребителей;

Читайте также:  7 рекомендаций как установить железную печь в баню (+10 ФОТО)

2. кратковременным импульсом.

С первым видом неисправности успешно справляется реле контроля напряжения. Оно постоянно занимается мониторингом входных параметров сети и при достижении ими уровня верхней уставки отключает схему от питания до момента устранения аварии.

Причинами появления кратковременно возникающих импульсов перенапряжения могут быть две ситуации:

1. одновременное отключение нескольких мощных потребителей на питающей линии, когда трансформаторная подстанция не успевает мгновенно стабилизировать систему;

2. ударе грозового разряда молнии в электрооборудование ЛЭП, подстанции или дома.

Второй вариант развития аварии представляют наибо́льшую опасность, чем во всех предыдущих случаях. Сила тока молнии достигает огромных величин. При усредненных расчетах ее принимают в 200 кА (смотрите – Гроза и молния, что об этом нужно знать).

Она при ударе в молниеприемник и нормальной работе молниезащиты здания протекает по молниеотводу на контур заземления. В этот момент во всех рядом расположенных проводниках по закону индукции наводится ЭДС, величина которой измеряется киловольтами.

Она может появиться даже в отключенной от сети проводке и сжечь ее оборудование, включая дорогостоящие телевизоры, холодильники, компьютеры.

Молния может ударить и в питающую здание воздушную ЛЭП. В этой ситуации нормально работают разрядники линии, гася ее энергию на потенциал земли. Но полностью ликвидировать его они не способны.

Часть высоковольтного импульса по проводам подключенной схемы станет растекаться во все возможные стороны и придет на ввод жилого дома, а с него — ко всем подключенным приборам чтобы сжечь их наиболее слабые места: электродвигатели и электронные компоненты.

В итоге мы получили два варианта повреждения дорогостоящего бытового электрооборудования жилого здания при нормальном ликвидации штатными защитами последствий удара молнии в молниеприемник собственного здания или питающую ЛЭП. Напрашивается вывод: необходимо устанавливать для них автоматическую защиту от импульсных разрядов.

Виды ограничителей перенапряжения для домашней электропроводки

Ассортимент подобных защит создается для работы в разных условиях, отличается конструкцией, применяемыми материалами, технологией работы.

Принципы формирования элементной базы ОПН

При создании защит от перенапряжения учитываются технические возможности различных конструкторских решений. Для газонаполненных разрядников характерно то, что они после окончания прохождения импульса разряда поддерживают протекание дополнительного тока, близкого по величине к нагрузке короткого замыкания. Его называют сопровождающим током.

Разрядники, обеспечивающие ток сопровождения порядка 100÷400 ампер, сами могут стать источником пожара и не обеспечить защиту. Их нельзя устанавливать для защиты изоляции от пробоя между любой фазой, рабочим и защитным нулем. Модели других типов разрядников работают вполне надежно внутри сети 0,4 кВ.

В домашней проводке приоритет в защитах от перенапряжения получили варисторные устройства. При нормальных условиях эксплуатации электроустановки они создают очень маленькие токи утечек до нескольких миллиампер, а во время прохождения высоковольтного импульса напряжения максимально быстро переводятся в туннельный режим, когда способны пропускать до тысяч ампер.

Классы стойкости изоляции домашней электропроводки к импульсным перенапряжениям

Электрооборудование жилых зданий создается по четырем категориям, которые обозначаются римскими цифрами IV÷I и характеризуются предельной величиной допустимого перенапряжения в 6, 4, 2,5 и 1,5 киловольта. Под эти зоны и проектируются защиты от импульсных перенапряжений.

В технической литературе их принято называть «УЗИП», что расшифровывается как устройство защиты от импульсного перенапряжения. Производители электрооборудования в маркетинговых целях ввели более понятное для простого населения определение — ограничители перенапряжения (ОПН). В интернете можно встретить и другие названия.

Поэтому, чтобы не запутаться в используемой терминологии, рекомендуется обращаться к техническим характеристикам устройств, а не только к их наименованию.

Устройства импульсной защиты:

Основные параметры взаимосвязи категорий стойкости изоляции с зонами опасности здания и применением для них трех классов УЗИП поможет понять приведенный ниже рисунок.

Он демонстрирует, что на участке от трансформаторной подстанции по линии электропередач до вводного щита может прийти импульс в 6 киловольт. Его величину должен снизить ограничитель перенапряжения класса I в зоне 1 до четырех кВ.

В распределительном щитке зоны 2 работает ограничитель класса II, снижая напряжение до 2,5 кВ. Внутри жилой комнаты с зоной 3 УЗИП класса III обеспечивает итоговое снижение импульса до 1,5 киловольта.

Как видим, все три класса ограничителей работают комплексно, последовательно и поочередно снижают импульс перенапряжения до допустимой для изоляции электропроводки величины.

Если хоть один из составных элементов этой цепочки защит окажется неисправным, то откажет вся система и возникнет пробой изоляции на конечном приборе. Использовать их необходимо комплексно, а в процессе эксплуатации требуется проверять исправность технического состояния хотя бы внешним осмотром.

Подбор варисторов для разных классов ограничителей перенапряжений

Производители оборудования устройства УЗИП снабжают моделями варисторов, подобранных по вольт-амперным характеристикам. Их вид и рабочие пределы показаны на соответствующем графике.

Каждому классу защиты соответствует свое напряжение и ток открытия. Устанавливать их можно только на свое место.

Принципы формирования схем включения ограничителей перенапряжения

Для защиты линии электроснабжения квартиры могут использоваться различные принципы подключения УЗИП:

В первом случае выполняется продольный принцип защиты каждого провода от перенапряжений относительно контура земли, а во втором — поперечный между каждой парой проводов. На основе сбора статистических данных обработки неисправностей и их анализа выявлено, что возникающие противофазные импульсные перенапряжения создают бо́льшие повреждения и поэтому считаются самыми опасными.

Комбинированный способ позволяет объединять оба предшествующих метода.

Варианты схем подключения ограничителей перенапряжения для системы заземления TN-S

Схема с электронными УЗИП и разрядниками

В этой схеме УЗИП всех трех классов устраняют импульсы перенапряжений между фазами линии и рабочим нулем N по цепочкам «провод – провод». Функция снижения синфазных перенапряжений возложена на разрядники определённого класса за счет их подключения между рабочим и защитным нулем.

Этот способ позволяет гальванически разъединять PE и N между собой. Положение нейтрали трехфазной сети зависит от симметрии приложенных нагрузок по фазам. Она всегда имеет какой-то потенциал, который может быть от долей до нескольких десятков вольт.

Если в системе работают блоки питания с импульсной нагрузкой, то от них высокочастотные помехи могут передаваться по цепям уравнивания потенциалов и заземления через РЕ-проводник к чувствительным электронным приборам, мешать их работе.

Включение разрядников в этом случае уменьшает воздействие перечисленных факторов за счет лучшей гальванической развязки, чем у электронных ограничителей на варисторах.

Схемы с электронными УЗИП в классах защит I и II

В этой схеме зашита от импульсных напряжений в вводном и распределительном щитах выполняется только электронными ОПН.

Они устраняют все синфазные перенапряжения (любых проводов относительно контура земли).

В классе III работает предыдущая схема с электронным ОПН и разрядником, обеспечивая защиту (провод — провод) для оконечного потребителя.

Особенности использования различных моделей ОПН с учетом очередности работы каскадов

При эксплуатации ступеней защит от импульсного перенапряжения требуется их согласование, координация. Она осуществляется удалением ступеней по кабелю на расстояние более 10 метров.

Объясняется это требование тем, что при попадании в схему высоковольтного импульса с крутой формой волны за счет индуктивного сопротивления жил на них происходит падение напряжения. Оно сразу прикладывается к первому каскаду, вызывает его срабатывание. Если это требование не выполнять, то происходит шунтирование ступеней, когда защита работает неправильно.

По такому же принципу подключаются и последующие каскады защит.

Когда по конструктивным особенностям оборудования оно расположено близко, то в схему искусственно включают дополнительные разделительные дроссели импульсного типа, создающие цепочку задержки. Их индуктивность настраивают в пределах 6÷15 микрогенри в зависимости от типа используемого ввода электропитания в здание.

Вариант такого подключения при близком расположении вводного и распределительного щитов и удаленном монтаже оконечных потребителей показан на схеме.

Монтируя дросселя по такой системе следует учитывать их возможность надежно работать при создаваемых нагрузках, выдерживать их предельные значения.

В целях удобства обслуживания защиты от импульсного перенапряжения вместе с дроссельными устройствами могут быть помещены в отдельный защитный щиток, последовательно связывающий вводное устройство с ГРЩ дома.

Один из вариантов подобного исполнения для здания, выполненного по системе зазамления TN-C-S, показан на схеме ниже.

При таком монтаже можно все три класса ограничителей размещать в одном месте, что удобно при обслуживании. Для этого надо последовательно между ступенями защит смонтировать разделительные дроссели.

Конструктивно вводное устройство, ГРЩ и защитный щиток при таком способе монтажа схемы следует располагать как можно ближе.

Комбинированное расположение УЗИП и дросселей в одном месте — защитном щитке позволяет исключить попадание импульсов перенапряжения уже на оборудование ГРЩ, в котором выполняется разделение PEN проводника.

Подключение силовых кабелей к ГЗЩ имеет особенности: их необходимо прокладывать по кратчайшим путям, избегая совместного соприкосновения для участков защищенной схемы и без защит.

Современные производители постоянно модифицируют свои разработки УЗИП, используя встроенные импульсные разделительные дроссели. Они позволили не только располагать ступени защит на близком расстоянии по кабелю, но и объединять их в отдельном блоке.

Читайте также:  Как сделать парогенератор (паровую пушку) для бани своими руками — пошаговая инструкция с фото, чертежами и видео

Сейчас на рынке, с учетом реализации этого метода, появились конструкции УЗИП комбинированных классов I+II+III или I+II. Различный ассортимент моделей таких разрядников выпускает российская копания Hakel.

Они создаются под разные системы заземления здания, работают без установки дополнительных ступеней защит, но требуют выполнения определенных технических условий монтажа по длине подключаемого кабеля. В большинстве случаев он должен быть менее 5 метров.

Для нормальной работы электронного оборудования и защиты его от помех высокой частоты выпускаются различные фильтры, в которые включают УЗИП класса III. Они нуждаются в подключении к контуру заземления через РЕ проводник.

Подробнее про разновидности систем искуственного заземления в электроустановках:

Особенности защиты сложной бытовой техники от импульсов перенапряжений

Жизнь современного человека диктует необходимость использования различных электронных устройств, обрабатывающих и передающих информацию. Они довольно чувствительны к высокочастотным помехам и импульсам, плохо работают или вообще отказывают при их появлении. Для устранения подобных сбоев используют индивидуальное заземление корпуса прибора, называемое функциональным.

Его электрически отделяют от защитного РЕ проводника. Однако, при ударе молнии в молниезащиту между заземлениями здания или линии и функциональным электронного прибора по контуру земли потечет ток разряда, вызванный приложенным высоковольтным импульсом перенапряжения.

Устранить его можно выравниванием потенциалов этих контуров за счет монтажа специального разрядника между ними, который будет выравнивать потенциалы контуров при авариях и обеспечивать гальваническую развязку в повседневных условиях эксплуатации.

На выпуске подобных разрядников также специализируется копания Hakel.

Дополнительное требование к защите ОПН от коротких замыканий

Все УЗИП включаются в схему для выравнивания потенциалов между различными ее частями в критических ситуациях. При этом необходимо учитывать, что они сами, несмотря на наличие встроенной тепловой защиты варисторов, могут быть повреждены и стать из-за этого источником короткого замыкания, перерастающего в пожар.

Защита на варисторах может отказать при длительном превышении номинального напряжения, связанного, например, с отгоранием нуля в трехфазной питающей сети. Разрядники же, в отличие от электроники, вообще не снабжаются тепловой защитой.

По этим причинам все конструкции УЗИП дополнительно защищаются предохранителями, работающими при перегрузках и коротких замыканиях. Они обладают специальной сложной конструкцией и сильно отличаются от моделей с простой плавкой вставкой.

Применение автоматических выключателей для таких ситуаций не всегда оправданно: они повреждаются от импульсов грозовых разрядов, когда происходит сваривание силовых контактов.

Используя схему защиты УЗИП предохранителями необходимо соблюдать принцип создания ее иерархии методами селективности.

Как видим, чтобы обеспечить надежную защиту домашней электропроводки от импульсных перенапряжений необходимо скрупулезно подойти к этому вопросу, проанализировать вероятность возникновения аварий в проектной схеме с учетом работающей системы заземления и под нее выбрать наиболее подходящие ограничители ОПН.

Про применение ограничителей перенапряжения смотрите также в цикле статей С. И. Миронова:

В домашней проводке приоритет в защитах от перенапряжения получили варисторные устройства. При нормальных условиях эксплуатации электроустановки они создают очень маленькие токи утечек до нескольких миллиампер, а во время прохождения высоковольтного импульса напряжения максимально быстро переводятся в туннельный режим, когда способны пропускать до тысяч ампер.

Основа

Основание защитного устройства установлено на DIN-рейке TS35. Оно имеет два хомута. Подключите провод фазы ( L ) или нейтральный ( N ) на котором может появиться слишком большой электрический потенциал. С другой стороны подсоедините защитный провод PE, который подключен к защитной линии распределительного устройства.

Защитный проводник должен иметь минимальное поперечное сечение 4 мм2, но не повредит взять ещё больше. В конце концов есть вероятность, что будет течь очень высокий ток.

Есть 3 контакта под терминалом PE. По стандарту в комплект входит вилка, которая вставлена в нужное место и позволяет соединять провода. Благодаря этим зажимам есть возможность удаленного уведомления в случае повреждения вставки или ее перегорания. Этот сигнал может быть подключен, например, к входу блока управления сигнализацией (смотрите схему). В этом случае панель управления будет проинформирована о повреждении вставки размыканием электрической цепи между красным и зеленым проводами.

Когда напряжение в системе в норме, сопротивление между проводами очень велико, порядка нескольких ГигаОм. Благодаря этому ток не течет через разрядник.

Ограничитель импульсных перенапряжений

Виды и принцип работы ограничителя перенапряжения

Известно, что наиболее опасной ситуацией являются повторяющиеся краткосрочные превышения номинального показателя напряжения (перенапряжение). Причины таких ситуаций – природные явления (грозы) и процессы коммутации в электроустановках. Ограничители перенапряжения ОПН являются отличным способом борьбы со скачками в напряжении. Их использованием нельзя пренебрегать, поскольку с их помощью можно избежать поломки и выхода из строя бытового и промышленного электрооборудования, а также минимизировать риск воспламенений.

Ограничители импульсного перенапряжения подразделяются на виды по типу изоляции, конструкции, а также на основе показателя рабочего напряжения и места монтажа. При этом все ограничители ОПН функционируют по единому принципу.

Применение ограничителя перенапряжения (ОПН)

Ограничители перенапряжения используются с целью обеспечения защиты электрического оборудования от периодически возникающих в напряжении высоких импульсов. Современные ОПН быстро вытеснили устаревшие вентильные крупногабаритные разрядники (предшественники ОПН). Работа новых моделей ограничителя перенапряжения не берет за основание искровые промежутки. Основным рабочим элементом ограничителя импульсного перенапряжения является нелинейный резистор. Основой материала изготовления резистора в ОПН служит окись цинка.

Конструктивные особенности ограничителя перенапряжения (ОПН)

Главный элемент любого ОПН – варистор. Он и служит нелинейным переменным резистором в ограничителе перенапряжения. Размещаются варисторы либо в фарфоровом, либо в высокопрочном полимерном корпусе.

Устройство ограничителя перенапряжения разработано таким образом, что обеспечивается полная безопасность, исключена возможность взрывов в ситуации КЗ и перенапряжений.

Стоит отметить, что ограничители импульсного перенапряжения, применяемые в защите ЛЭП и промышленного оборудования, имеют контактный болт (на крышке) для подсоединения к электросети. Вместе с ОПН выпускаются специальные изолированные плиты основания для ограничителя.

Ограничители перенапряжений для квартир и частных домов отличаются небольшими размерами и лаконичным дизайном. Их монтаж осуществляется на DIN-рейку. Такие устройства различаются между собой уровнем сложности, который служит основанием для наличия индикации и дистанционного управления.

Как работает ограничитель перенапряжения?

Вольтамперные характеристики (ВАХ) варисторов и их нелинейный характер – объяснение принципа работы ограничителей импульсных перенапряжений.

В производстве варисторов используется материал, состоящий из смеси окиси цинка с другими оксидами металлов. Варисторы собраны в единую колонку, что представляет собой комбинацию параллельных и последовательных включений (p-n переходы) и служит основой ВАХ.

Ограничитель импульсных перенапряжений при удержании уровня номинального напряжения находится в непроводящем состоянии. Показатель тока варисторов отличается очень маленькими значениями, почему и характеризуется емкостью.

В момент возникновения в электрической сети импульсов напряжения (нередко возникают пробои в изоляционном материале) в резисторах ограничителя перенапряжения возникают значительные импульсные токи. Последние напрямую зависят от вольтамперных характеристик. Именно благодаря данной схеме снижается показатель перенапряжений до безопасных значений. После нормализации напряжения в электросети, ограничитель перенапряжения снова входит в непроводящее состояние.

Виды ограничителей импульсных перенапряжений (Виды ОПН)

Современные модели ОПН разнообразны и различаются по таким признакам, как тип изоляции, конструкция, показатель рабочего напряжения, место монтажа.

Ограничители перенапряжения на DIN-рейке (способ установки) бывают одно- и трехфазными.

Также ограничители модульного тока делятся по типам B, C, D.

Ограничитель перенапряжения класса B монтируется на вводе в помещение, класса C – внутри распределительного щита, класса D – на отдельном оборудовании.

Важные характеристики ограничителей перенапряжения

Выбирая ОПН, необходимо обращать внимание на следующие свойства:

  • максимальный показатель действующего напряжения – наибольшая величина напряжения, которая позволяет ОПН остаться в рабочем состоянии без временных ограничений в момент перенапряжения;
  • номинальный показатель напряжения, которое устройство может выдерживать около 10 мин;
  • проводимость токов – показатель тока, который соответствует цепи варисторов в ситуации воздействия напряжения номинальных показателей;
  • номинальный показатель разрядного тока определяет классификацию ОПН во время гроз;
  • показатель тока (расчетный ток) в момент коммутационных перенапряжений;
  • пропускная способность токов (аналогична классу разряда электролинии);
  • степень устойчивости к КЗ с сохранением изоляции.

Предотвратить ситуацию возникновения коротких замыканий и обеспечить безопасность своего дома или квартиры – прямая обязанность хозяев. Сегодня это не составляет никакого труда, поскольку огромное разнообразие защитного оборудования в свободном доступе продается в специализированных магазинах. В торговой сети «Планета Электрика» Вы можете приобрести ограничители перенапряжений (ОПН) от таких известных производителей, как ABB, Legrand, Schneider Electric, SIEMENS, КЭАЗ и др.

Ограничители импульсного перенапряжения подразделяются на виды по типу изоляции, конструкции, а также на основе показателя рабочего напряжения и места монтажа. При этом все ограничители ОПН функционируют по единому принципу.

УЗИП с однофазным питанием по системе TN-C

Применяется однополюсной прибор. Заземляющий проводник отсутствует. Поэтому устройство защиты от перенапряжений подключается между фазным и нулевым. При критическом скачке напряжения в L проводе лишний ток, минуя квартиру, потечет в N провод.

Читайте также:  Отделка бани внутри и снаружи своими руками: 200+Фото Интерьеров


Устройство защиты устанавливается после вводного автомата. Если поставить его после счетчика, то в случае удара молнии дорогой прибор учета выйдет из строя. Все 3 фазы поступают на УЗИП в соответствии с маркировкой его клемм. При таком подключении стабильность напряжения контролируется не только между фазой и землей, но и между отдельными фазами.

Виды и основные характеристики ОПН

Ограничители импульсных напряжений различают по изоляционному материалу(фарфор и полимер), конструктивному решению (одноколонковые и двухколонковые), классам напряжения и защищённости. Из расшифровок понятно, что такое ОПН в электрике. Прочтение обозначений по ГОСТ:

ОПН – Х – 1/2/3/4 ХХ

Первая аббревиатура расшифровывается как ограничитель перенапряжения нелинейный. На рынке возможны варианты изделий ОПС (С — сети) или ОИН (И — импульсных).

  • Х — материал покрышки: П — полимер, без буквы — фарфор;
  • 1 — класс напряжения сети в кВ: 1,5, 4, 6, 10, 36;
  • 2 — наибольшее действующее рабочее напряжение, кВ: 3 – 475;
  • 3 — номинальный разрядный ток, кА: 5, 10, 20;
  • 4 — ток пропускной способности, А (до 200 — 1 класс пропускной способности, 750 — 2, 1100 — 3, 1600 — 4, свыше 1601 — 5);
  • ХХ — буквы обозначают климатический район или их объединение (распространённые: У — умеренный, Хл — холодный, УХЛ), цифра указывает условия размещения (1 – на открытом воздухе, 2 – под навесом, 3 – внутри помещения, 4 – в пространствах с искусственной регуляцией микроклимата, 5 – в условиях повышенной влажности).

В описании модульных ОПН указано количество полюсов Р1-4.


Приборы устанавливают параллельно основной сети перед вспомогательным генератором, счётчиком и остальным оборудованием. Чтобы избежать последствий возможного короткого замыкания с землёй, перед разрядником используют автоматический выключатель.

Школа молодого опнщика, назначение и принцип действия ОПН

На сайт Балтэнерго поступает много вопросов, связанных с ОПН. Часть из них носит конкретный характер, например, по дополнительным данным на приобретённый ограничитель. На подобные вопросы мы стараемся отвечать незамедлительно. Но часть вопросов носит общий характер. К примеру, по параметрам ограничителей, в том числе и по толкованию самих терминов, которые приведены в документации производителей ОПН. Это связано с тем, что в настоящее время практически не издаётся популярная научно-техническая литература по электротехнике, к тому же дешёвая, подобно широко известной в то время “Библиотеке электромонтёра” или “Массовой библиотеке инженера”. А несмотря на свою кажущуюся конструктивную простоту, ОПН – сложный электротехнический аппарат. Скажем так: ОПН – это просто, но не очень… И у теоретиков и у практиков есть много нерешенных вопросов. Достаточно сказать, что до сих пор не принят основополагающий документ по ОПН – ГОСТ, а целый ряд существующих документов имеют разночтения. Тем не менее, активное внедрение ограничителей в практику, тем более учитывая их роль в энергосистемах, ставит вопрос о более глубокой теоретической и практической подготовке обслуживающего персонала. Поэтому мы пришли к выводу о необходимости поместить на нашем сайте ряд взаимосвязанных статей по основам теории и практике ОПН, не особо теоретизируя и в то же время не упрощая подачу материала с тем, чтобы он был доступен широкому кругу практиков. Но так как большинству читателей –практиков основы защиты энергетических систем от перенапряжений известны ( по применению, например, вентильных разрядников), то общеизвестных истин повторять не будем. Конечно, при указанном подходе возможны некоторые упрощения, могут быть и неточности. Но мы открыты для любой критики, тем более конструктивной. Особенно ценны предложения по тематике будущих статей. По возможности, будем ссылаться на используемые источники- учебные пособия, статьи, документы и др. , но если вдруг кто-то из авторов не найдёт ссылки на свой труд – не обвиняйте нас в плагиате – ведь никаких коммерческих выгод от этих публикаций мы не получим.

Этот цикл статей назовём непритязательно – “ Школа молодого опнщика”. И так – урок первый. Начнём с назначения и принципа действия.

Типовая вольт- амперная характеристика варистора с наибольшим длительно допустимым напряжением 0.4 кВ в линейном масштабе приведена на рис. 3.

Применение и требования к эксплуатации

Указанные защитные устройства широко применяются для защиты линий электропередач, различных электроустановок промышленного назначения, трансформаторных подстанций, распределительных узлов. В быту ОПН используются для защиты вводных распределительных щитков или оборудования высокой ценности.

ОПН должны эксплуатироваться, согласно требованиям действующих правил и нормативов. Подбор устройств производится, исходя из особенностей эксплуатации и характеристик оборудования.

  • сопротивления – замеряется мегомметром, не реже 1 раза в каждые 6 лет;
  • тока проводимости – необходимость его проверки возникает при снижении отмеченной выше характеристики;
  • пробивного напряжения и герметичности – проводится перед пуском в работу новых устройств или в случае проведения заводского восстановительного ремонта;
  • тепловизионных измерений – по регламенту изготовителя и составленному на предприятии графику профилактических работ.

Фарфоровые ОПН

Представляют собой колонку варисторов, прижатую к боковой поверхности стеклопластиковой трубы, расположенной внутри фарфоровой покрышки. Получили большое распространение среди защитных средств, но, в последнее время мало пользуются спросом в связи с появлением ОПН с полимерной покрышкой.

К плюсам ограничителей с фарфоровой изоляцией относят:

  • Относительно малое влияние температурных колебаний на состояние аппарата;
  • Большая механическая устойчивость (это связано с тем, что основная механическая нагрузка прикладывается к изоляционному покрытию).

Недостатки ОПН в фарфоровой покрышке:

  • Недостаточное обеспечение герметичности узла крепления фланца к фарфоровой изоляционной покрышке и сохранение свойств резиновых уплотнителей в процессе длительной эксплуатации ;
  • Высокая взрывоопасность (фарфоровые осколки при взрыве разлетаются в разные стороны с огромной скоростью);
  • Масса и габариты (ограничители в полимерной покрышке в 2-3 раза легче ОПН с фарфоровой изоляцией);
  • Худшие по сравнению с ОПНп тепловые характеристики.

Недостатки ОПН в фарфоровой покрышке:

Фарфоровые ОПН

Представляют собой колонку варисторов, прижатую к боковой поверхности стеклопластиковой трубы, расположенной внутри фарфоровой покрышки. Получили большое распространение среди защитных средств, но, в последнее время мало пользуются спросом в связи с появлением ОПН с полимерной покрышкой.

К плюсам ограничителей с фарфоровой изоляцией относят:

  • Относительно малое влияние температурных колебаний на состояние аппарата;
  • Большая механическая устойчивость (это связано с тем, что основная механическая нагрузка прикладывается к изоляционному покрытию).

Недостатки ОПН в фарфоровой покрышке:

  • Недостаточное обеспечение герметичности узла крепления фланца к фарфоровой изоляционной покрышке и сохранение свойств резиновых уплотнителей в процессе длительной эксплуатации ;
  • Высокая взрывоопасность (фарфоровые осколки при взрыве разлетаются в разные стороны с огромной скоростью);
  • Масса и габариты (ограничители в полимерной покрышке в 2-3 раза легче ОПН с фарфоровой изоляцией);
  • Худшие по сравнению с ОПНп тепловые характеристики.
  • Высокая гидрофобность;
  • Значительно высокая взрывобезопасность, чем фарфоровые ОПН ;
  • Вандалоустойчивость;
  • Малый вес;
  • Лучшие чем у ОПН в фарфоровой покрышке электрические и разрядные характеристики;
  • Простота монтажа и транспортировки, а также стойкость к ударным и вибрационным воздействиям;
  • Способность работать в условиях естественных и промышленных загрязнений и др.

Строительство своими силами

Сразу же отмечу, что изготовление самого очага для жарки мяса мы рассматриваем в отдельной публикации про строительство кирпичного мангала. Ниже будет дана инструкция по оборудованию именно беседки под нужды приготовления пищи на углях.

  • Пространство вокруг мангала должно быть обито металлическим листом.
  • Деревянные поверхности вблизи должны быть обработаны антипиренами (защитой от возгорания).
  • Вытяжка должна идти в ущерб комфорту, а не качеству дымоотвода. Лучше сделать её больше и качественнее, нежели удобнее и менее эффективной.
  • Площадка рядом должна быть максимально чистой, без мусора, щепок и дров, которые могут загореться.

Конструкции из дерева

Проекты беседок с мангалом и барбекю для дачи прекрасное решение во всех смыслах. Итак, выделим следующие достоинства таких сооружений:

  • эстетичный внешний вид;
  • подходит для летних и зимних конструкций;
  • сочетается с постройками из других материалов;
  • простота монтажных работ;
  • нет необходимости в специальной строительной технике.

Элементы из дерева легко поддаются сборке и обработке. Природный вид позволяет постройкам великолепно смотреться в любом экстерьере. Для строительных работ применяется доска, бревна, брус или рейки для декоративных решеток. Если в постройке будет устанавливаться печь, то под ней должен размещаться прочный фундамент.

Своевременная обработка древесины специальными пропитками, сделает конструкции устойчивыми к огню.

Варианты конструкций из дерева. Включают необычные конфигурации и современный дизайн.

Полезная информация! Конструкции из древесины обеспечивают великолепную устойчивость и не требуют возведения ленточного фундамента, так как данные материал не так много весит. При правильной обработке поверхности и качественном уходе такие постройки смогут прослужить долгое время.

Комбинация кирпича и дерева предполагает метод зонирования. При этом рабочая зона сооружается из кирпича, а зона отдыха выполняется из дерева.

Ссылка на основную публикацию