Як обрати пристрій захисту від імпульсних перенапруг ПЗІП: види, принцип роботи, правила установки

Імпульсна перенапруга - це короткочасний стрибок напруги, який може виникати через грозові розряди, комутаційні процеси в електромережі, аварійні перемикання, роботу потужного обладнання або наведення в кабельних лініях. За тривалістю такий імпульс може бути дуже коротким, але за енергією - достатнім, щоб пошкодити автоматику, побутову техніку, серверне обладнання, інвертори, системи сигналізації або електроніку промислового об'єкта.

ПЗІП - пристрій захисту від імпульсних перенапруг (або обмежувач перенапруги), встановлюється в електричну мережу для того, щоб обмежити небезпечний імпульс напруги та відвести його в систему заземлення. Важливо розуміти: ПЗІП не замінює автоматичний вимикач, реле напруги чи стабілізатор. Це окремий елемент захисту, який працює саме з короткими імпульсними перенапругами.

У цій статті розберемо, як працює ПЗІП, чим відрізняються Тип 1, Тип 2 і Тип 3, як читати технічні характеристики та на що звернути увагу при монтажі.

Принцип роботи ПЗІП: як це працює

У нормальному режимі обмежувач перенапруги майже не впливає на роботу електромережі. Він знаходиться в очікуванні та має високий опір. Коли в мережі з'являється імпульсна перенапруга, захисний елемент всередині пристрою різко змінює свій стан і створює шлях для відведення надлишкової енергії до PE/PEN-провідника або контуру заземлення.

Простіше кажучи, ПЗІП працює як швидкодіючий “аварійний клапан” для імпульсної перенапруги. Він не допускає, щоб повна амплітуда імпульсу потрапила на обладнання, а знижує її до безпечнішого рівня - цей параметр у характеристиках називається Up, або рівень захисту напруги.

Ключовий момент: ПЗІП не "поглинає всю блискавку" і не робить електромережу абсолютно невразливою. Його завдання - знизити ризик пошкодження обладнання до прийнятного рівня в межах правильно спроєктованої системи захисту.

Основні компоненти обмежувачів перенапруги

У різних типах ПЗІП можуть використовуватися різні захисні елементи. Найчастіше зустрічаються такі компоненти:

Варистор

Це напівпровідниковий елемент, опір якого різко зменшується при перевищенні певної напруги. Варисторні ПЗІП швидко реагують на імпульс і широко застосовуються в пристроях Типу 2 та комбінованих рішеннях.

Іскровий або газорозрядний елемент

Використовується для відведення потужних імпульсів, зокрема часткових струмів блискавки. Такі елементи часто застосовуються у ПЗІП Типу 1 або в каналі N-PE для схем 1+1 чи 3+1.

Тепловий роз'єднувач

Захищає пристрій від небезпечного перегріву при старінні варистора або аварійному режимі. У сучасних модульних ПЗІП часто є візуальний індикатор стану: зелений - пристрій справний, червоний - модуль потрібно замінити.

Змінний модуль

У багатьох пристроях захисний елемент виконаний у вигляді змінного картриджа. Це зручно для обслуговування: після спрацювання або виходу з ладу не завжди потрібно міняти весь пристрій.

Контакт дистанційної сигналізації

У професійних моделях може бути сухий контакт для передачі сигналу про несправність у систему диспетчеризації, автоматики або моніторингу.

Класифікація ПЗІП: Типи 1, 2, 3

У сучасній технічній документації частіше використовують позначення Тип 1, Тип 2, Тип 3 або T1, T2, T3. Старі позначення клас B, C, D ще зустрічаються в описах, але для фільтрів, каталогів і технічної документації краще орієнтуватися на сучасну класифікацію.

Тип 1 / T1 - захист від часткових струмів блискавки

ПЗІП Типу 1 встановлюють на вводі електроживлення в будівлю, зазвичай у головному розподільчому щиті. Його завдання - відвести частину струму блискавки, який може потрапити в електроустановку через лінію живлення або систему зрівнювання потенціалів.

Такі пристрої потрібні насамперед для об'єктів із зовнішньою системою блискавкозахисту, будівель з повітряним вводом електроживлення, промислових об'єктів, окремо розташованих споруд або об'єктів з підвищеним грозовим ризиком.

Основний параметр для Типу 1 - Iimp, тобто імпульсний струм блискавки з формою хвилі 10/350 мкс. Саме цей параметр показує, яку енергію пристрій здатен відвести в умовах грозового впливу. IEC 61643-11 описує вимоги до ПЗІП для захисту від прямих та непрямих впливів блискавки й інших перехідних перенапруг.

Тип 2 / T2 - захист від наведених і комутаційних перенапруг

ПЗІП Типу 2 найчастіше встановлюють у розподільчих щитах. Він призначений для обмеження імпульсних перенапруг, які виникають внаслідок наведення під час грози або комутаційних процесів у мережі.

Це базовий рівень захисту для більшості електроустановок у житлових, комерційних і виробничих будівлях. Тип 2 може використовуватися як самостійний пристрій у мережах з помірним ризиком або як другий ступінь після ПЗІП Типу 1.

Основні параметри для Типу 2 - In та Imax, тобто номінальний і максимальний розрядний струм з формою хвилі 8/20 мкс.

Тип 3 / T3 - точковий захист обладнання

ПЗІП Типу 3 встановлюють максимально близько до чутливого обладнання: серверів, систем автоматики, котлів, охоронної чи пожежної сигналізації, мережевої техніки, систем керування.

Важливо: Тип 3 не повинен розглядатися як повноцінна заміна Типу 1 або Типу 2. Це фінальний ступінь захисту, який працює ефективно тоді, коли перед ним уже встановлений вищий рівень захисту в електрощиті.

Комбіновані ПЗІП T1+T2, T2+T3

Комбіновані пристрої поєднують функції кількох ступенів захисту в одному корпусі. Наприклад, T1+T2 може встановлюватися на вводі та одночасно виконувати функції першого і другого ступеня. Це зручно, коли в щиті обмежено місце або потрібно спростити схему захисту.

Однак комбінований ПЗІП все одно потрібно підбирати не “за назвою”, а за параметрами: тип мережі, схема підключення, Uc, Up, Iimp, In, Imax, кількість полюсів, вимоги до резервного захисту та особливості монтажу.

Порівняльна таблиця класів ПЗІП

Технічні характеристики: як читати маркування

При виборі ПЗІП не можна орієнтуватися лише на фразу “захист від перенапруги”. У характеристиках важливі кілька параметрів.

Uc - максимальна тривала робоча напруга

Uc показує, яку напругу ПЗІП може витримувати постійно без спрацювання та пошкодження. Для мереж 230/400 В часто зустрічаються значення 255 В, 275 В або 320 В AC, але конкретне значення залежить від схеми мережі, виробника та призначення пристрою.

Для сонячних електростанцій використовують окремі DC/PV ПЗІП з робочою напругою, що відповідає напрузі фотоелектричного ланцюга: 600 В DC, 1000 В DC, 1500 В DC тощо. Не можна встановлювати звичайний AC-ПЗІП у DC-ланцюг сонячних панелей, якщо виробник не передбачив таке застосування.

Up - рівень захисту напруги

Up - це залишкова напруга після спрацювання ПЗІП. Чим нижче значення Up, тим менша напруга може потрапити до обладнання під час імпульсу.

Наприклад, якщо ПЗІП має Up 1,5 кВ, це означає, що пристрій обмежує імпульс до рівня, який не повинен перевищувати зазначене значення в умовах випробування. Але фактичний захист залежить не тільки від самого ПЗІП, а й від довжини підключення, якості заземлення та схеми монтажу.

Iimp - імпульсний струм блискавки

Iimp застосовується для ПЗІП Типу 1 або комбінованих T1+T2. Він вимірюється в кА та вказується для хвилі 10/350 мкс. Це один із ключових параметрів для об'єктів із ризиком прямого або близького грозового впливу.

In та Imax - розрядні струми для Типу 2

In - номінальний розрядний струм, який пристрій може відводити багаторазово в межах випробувань.

Imax - максимальний розрядний струм, який ПЗІП здатен витримати в аварійнішому режимі.

Для ПЗІП Типу 2 ці параметри зазвичай вказуються для хвилі 8/20 мкс.

Uoc - параметр для Типу 3

Для ПЗІП Типу 3 часто вказують Uoc - напругу комбінованої хвилі. Цей параметр характерний для пристроїв локального захисту кінцевого обладнання.

Тип мережі: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT

Обмежувач перенапруги потрібно підбирати під конкретну систему заземлення. Схема, яка підходить для TN-S, може бути неправильною для TT. Наприклад, виконання 1+1 або 3+1 часто застосовують у мережах TT і TN-S, де захист організовується між фазами, нейтраллю та PE через окремий N-PE елемент.

Кількість полюсів

Позначення 1P, 2P, 3P, 4P, 1P+N або 3P+N показує, для якої мережі та схеми підключення призначений пристрій. Для однофазної мережі це може бути 1P+N, для трифазної - 3P, 4P або 3P+N залежно від системи заземлення.

Особливості монтажу та підключення

З нашого досвіду можемо сказати, що правильний монтаж ПЗІП не менш важливий, ніж правильний вибір моделі. Помилки в підключенні можуть суттєво погіршити реальний рівень захисту. Цю інформацію ми надаємо не для того, щоб ви самостійно встановлювали пристрій, а для розуміння особливостей монтажу. Сам монтаж мають виконувати фахівці з відповідною кваліфікацією.

1. Правило 50 сантиметрів

Сумарна довжина провідників підключення ПЗІП має бути мінімальною. У практиці застосовують правило: загальна довжина з'єднань від точки підключення до ПЗІП і від ПЗІП до PE/PEN не повинна перевищувати приблизно 0,5 м. Це пов'язано з тим, що під час імпульсу навіть короткий провідник створює додаткове падіння напруги через власну індуктивність. Вимога короткого підключення ПЗІП прямо пов'язана з положеннями HD/IEC 60364-5-534. Крім того, виробники також підкреслюють обмеження сумарної довжини підключень до 0,5 м.

Практичні рекомендації від Антіфаєр:

• не робити зайвих петель проводу;
• не вести провідники ПЗІП довгим маршрутом по щиту;
• використовувати коротке та пряме підключення до шини PE/PEN;
• не прокладати захищені та незахищені лінії паралельно на великій довжині;
• дотримуватися перерізу провідників, який вимагає виробник і проєкт.

2. V-подібна схема підключення

V-подібне підключення використовується для зменшення додаткової напруги на провідниках підключення. Суть у тому, що лінія живлення підводиться до клем ПЗІП і далі йде до навантаження, а не підключається довгою відгалужувальною "петлею".

Таке рішення дозволяє покращити фактичний рівень захисту, але можливість V-підключення залежить від конструкції конкретного ПЗІП, допустимого струму через клеми, схеми щита та рекомендацій виробника. Тому цю схему не варто застосовувати "на око" без перевірки технічної документації.

3. Необхідність захисного запобіжника

Багато ПЗІП потребують встановлення резервного захисного апарата - плавкого запобіжника або автоматичного вимикача. Він потрібен для безпечного відключення пристрою при короткому замиканні або аварійному режимі.

Резервний захист підбирають за паспортом виробника. Якщо номінал вхідного автомата або запобіжника вищий за допустимий для конкретного ПЗІП, потрібно встановлювати окремий захисний апарат перед ним.

4. Якість заземлення

Обмежувач перенапруги не може ефективно працювати без правильного захисного провідника та системи зрівнювання потенціалів. Якщо в будівлі немає коректного PE або система заземлення виконана з порушеннями, спочатку потрібно вирішити це питання, а вже потім підбирати ПЗІП.

Для об'єктів із зовнішнім блискавкозахистом важливо, щоб система заземлення, блискавкозахист і ПЗІП розглядалися як єдина система, а не як окремі незалежні елементи.

Як побудувати багаторівневий захист

Найнадійніший підхід - це ступеневий захист. Він відповідає логіці зон блискавкозахисту LPZ: на межі зон встановлюються відповідні засоби захисту, які поступово знижують енергію імпульсу до безпечнішого рівня. Концепція LPZ використовується в IEC 62305-4 для планування захисту електричних та електронних систем у будівлях.

Типова логіка може виглядати так:

1. На вводі в будівлю - ПЗІП Типу 1 або T1+T2, якщо є зовнішній блискавкозахист, повітряний ввід або високий грозовий ризик.
2. У розподільчих щитах - ПЗІП Типу 2 для обмеження залишкових і комутаційних перенапруг.
3. Біля чутливого обладнання - ПЗІП Типу 3 або спеціалізований захист для слабкострумових, Ethernet, PoE, сигнальних чи DC-ліній.
4. Для сонячних електростанцій - окремі DC/PV ПЗІП на стороні фотоелектричних ланцюгів і відповідний захист на AC-стороні інвертора.

Чек-лист перед вибором обмежувача перенапруги

Перед тим як підбирати конкретну модель, ми рекомендуємо відповісти на кілька питань:

• Яка мережа на об'єкті: однофазна чи трифазна?
• Яка система заземлення: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT чи IT?
• Чи є зовнішній блискавкозахист?
• Ввід електроживлення повітряний чи кабельний?
• Де буде встановлений ПЗІП: у ГРЩ, розподільчому щиті чи біля обладнання?
• Яке обладнання потрібно захистити?
• Чи є сонячна електростанція, серверна, автоматика, пожежна або охоронна сигналізація?
• Яка потрібна робоча напруга Uc?
• Який допустимий рівень захисту Up?
• Чи потрібен контакт дистанційної сигналізації?
• Який резервний запобіжник або автомат вимагає виробник?
• Чи можливо виконати коротке підключення до PE/PEN?

Після визначення цих параметрів можна переходити до підбору конкретного пристрою в категорії пристроїв захисту від імпульсних перенапруг ПЗІП. Для зручності на сторінці каталогу можна орієнтуватися на фільтри за класом захисту, типом мережі, Uc, Up, Iimp та кількістю полюсів.

Нормативна база та вимоги

При виборі та монтажі ПЗІП орієнтуються не лише на паспорт виробника, а й на чинні стандарти та правила для електроустановок.

До основних документів, які варто враховувати, належать:

• ДСТУ EN 61643-11:2015 - низьковольтні пристрої захисту від імпульсних перенапруг, підключені до низьковольтних електромереж; вимоги та методи випробування.
• ДСТУ HD 60364-5-534:2022 - вибір і монтаж електричного обладнання, розділ 534 щодо пристроїв для захисту від перехідних перенапруг.
• ДСТУ EN 62305-4:2012 - захист від блискавки, електричні та електронні системи в будівлях і спорудах.
• ДСТУ HD 60364-5-54:2022 - заземлення та захисні провідники в низьковольтних електроустановках.

Для конкретного об'єкта також потрібно враховувати проєктну документацію, тип електроустановки, вимоги виробника обладнання, категорію об'єкта та умови експлуатації.

Вибір пристроїв захисту від імпульсних перенапруг

Якщо ви тільки плануєте систему захисту, почніть із загальної оцінки об'єкта: наявність блискавкозахисту, якість заземлення, тип вводу електроживлення та перелік обладнання, яке потрібно захистити.

Для підбору обладнання можна перейти до категорії ПЗІП - пристрої захисту від імпульсних перенапруг. Якщо на об'єкті також потрібні елементи зовнішнього захисту, варто окремо переглянути розділ блискавкозахисту та заземлення. А для складних об'єктів - промислових будівель, складів, ТРЦ, офісних центрів, об'єктів із сонячними електростанціями - краще звернутися до спеціалістів, щоб підібрати ПЗІП не ізольовано, а як частину комплексної системи електро- та блискавкозахисту.

Висновок

Пристрої захисту від імпульсних перенапруг - це важливий елемент захисту електроустановок та обладнання. Правильний вибір залежить від типу мережі, системи заземлення, наявності блискавкозахисту, рівня ризику, характеристик обладнання та схеми монтажу.

Для більшості об'єктів ми рекомендуємо оптимальний багаторівневий підхід: захист на вводі, захист у розподільчих щитах і локальний захист чутливого обладнання.  При виборі варто орієнтуватися не лише на тип пристрою, а й на повний набір параметрів: Uc, Up, Iimp, In, Imax, схему мережі, кількість полюсів, резервний захист і умови встановлення.

Поширені запитання

Чи потрібен ПЗІП, якщо в будинку вже є блискавковідвід?

Так, у багатьох випадках потрібен. Зовнішній блискавкозахист захищає будівлю від прямого удару блискавки, але не гарантує захисту електроніки від імпульсів у кабельних лініях. ПЗІП відповідає саме за обмеження перенапруги в електромережі та відведення імпульсної енергії.

Чи захищає ПЗІП від “відгорання нуля” і тривалих 380 В у розетці?

Ні. ПЗІП призначений для короткочасних імпульсних перенапруг. Для захисту від тривалого підвищення або зниження напруги використовують реле напруги, стабілізатори або інші відповідні пристрої. У якісній системі захисту ПЗІП і реле напруги можуть працювати разом, але виконують різні функції.

Чи можна встановити ПЗІП без заземлення?

У більшості практичних схем - ні. Для ефективної роботи ПЗІП потрібен правильний шлях відведення імпульсного струму до PE/PEN або системи заземлення. Якщо заземлення виконане неправильно, захист може бути неефективним або небезпечним.

Який ПЗІП поставити в приватному будинку?

Це залежить від вводу електроживлення, системи заземлення, наявності зовнішнього блискавкозахисту та чутливого обладнання. Якщо будинок має зовнішній блискавкозахист або повітряний ввід, часто розглядають Тип 1+2 на вводі. Якщо ризик нижчий, може бути достатньо Типу 2 у головному щиті та Типу 3 біля окремого обладнання.

Чим відрізняється ПЗІП для сонячних панелей?

Для фотоелектричних систем потрібні спеціальні DC/PV ПЗІП, розраховані на постійну напругу відповідного рівня. Вони встановлюються на стороні DC-ланцюгів сонячних панелей, а також може знадобитися захист на AC-стороні інвертора. Звичайний AC-ПЗІП не можна автоматично використовувати в DC-ланцюзі.

Що означає 1P+N або 3P+N?

Це схема підключення та кількість захищених провідників. 1P+N зазвичай застосовується для однофазних мереж, а 3P+N - для трифазних мереж із нейтраллю. Але конкретне застосування залежить від типу системи заземлення та схеми пристрою.

Як зрозуміти, що ПЗІП потрібно замінити?

Багато сучасних моделей мають візуальний індикатор стану. Якщо індикатор змінився на червоний або показує несправність, захисний модуль потрібно замінити згідно з інструкцією виробника. У системах з дистанційною сигналізацією інформація про несправність може передаватися в систему моніторингу.

Чи можна встановлювати ПЗІП самостійно?

Монтаж ПЗІП має виконувати кваліфікований електрик. Для правильної роботи важливі схема мережі, переріз провідників, якість заземлення, довжина підключення, резервний захист і відповідність інструкції виробника. Неправильний монтаж може звести ефективність захисту майже нанівець.

Посилання за темою статті

Категорія: Пристрої захисту від імпульсних перенапруг (ПЗІП)

Товари за темою публікації:

ПЗІП SALTEK FLP-12,5 V/3+1

10 388 ₴

Купити

ПЗІП SALTEK FLP-12,5 V/3+1 — пристрій захисту трифазної електромережі від імпульсних перенапруг для схем, де захист потрібен між ф...

ПЗІП SALTEK FLP-B+C MAXI V/3+1

28 087 ₴

Купити

SALTEK FLP-B+C MAXI V/3+1 — це комбінований ПЗІП Класу Т1+Т2, призначений для встановлення на DIN-рейку в головних розподільчих щи...

ПЗІП SALTEK SLP-275 V/3+1

6 393 ₴

Купити

SALTEK SLP-275 V/3+1 — пристрій захисту від імпульсних перенапруг Типу 2 у схемі 3+1 для низьковольтних мереж TT. Конструкція поєд...

ПЗІП SALTEK FLP-PV1000 /Y

7 036 ₴

Купити

SALTEK FLP-PV1000Y — це спеціалізований комбінований ПЗІП класу Т1+Т2, розроблений для захисту фотоелектричних (сонячних) систем п...