КАТАЛОГ СТАТЕЙ.
Авто и Мото (2093)
Бизнес (6643)
Дом, семья, дети (4520)
Досуг и Юмор (680)
Еда (879)
Здоровье (3989)
Искусство (1690)
Компьютеры и Интернет (4321)
Мода, стиль (1666)
Наука (1674)
Образование (1422)
Общество (3037)
Окружающий мир (800)
Промышленноcть, оборудование (2067)
Связь (482)
Секс, любовь, отношения (965)
Спорт (936)
Справочная информация (273)
Страны, путешествия (1854)
Строительство и ремонт (7648)
Транспорт и логистика (479)
Время срабатывания и уровень защиты УЗИП класса I+II
Категория: Техника и технологии
| Автор: phoenixcontact
| Опубликовано: 12.05.2009
Применение комбинированных устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) класса I+II для защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений стало распространенной практикой. Обычно в качестве защиты от грозовых перенапряжений используется мощный разрядник на основе искрового промежутка, а для защиты от коммутационных перенапряжений – устройство на основе варисторов. Искровой разрядник способен многократно отводить импульсные токи большой величины без повреждения конструкции. Однако в последнее время УЗИП на основе искровых промежутков стали испытывать конкуренцию со стороны устройств, реализованных полностью на варисторах. В качестве аргументации такого решения обычно приводятся меньшее время срабатывания и простота конструкции варистора по сравнению с искровым промежутком. Однако действительно ли способны варисторные устройства заменить искровые промежутки в схемах УЗИП класса I+II? Для ответа на этот вопрос надо сравнить основные характеристики двух схемотехнических решений. В настоящей статье выполнено сравнение основных параметров – времени срабатывания и уровня защиты УЗИП двух рассматриваемых типов на основе испытаний, проведенных в лаборатории Phoenix Contact GmbH & Co. KG, г. Бломберг.
2. Время срабатывания
Время срабатывания современного варисторного УЗИП весьма мало и составляет не более 25 нс. Искровой промежуток обладает большим временем срабатывания, на уровне 100 нс. Однако с помощью несложных мер этот показатель можно значительно улучшить. Немецкая компания Phoenix Contact в своих УЗИП серии FLASHTRAB Compact класса I+II предлагает решение на основе искрового разрядника с ‛активным управлением энергией“.
Принцип действия этой схемы заключается в следующем:
а) В случае маломощного импульса перенапряжения срабатывает варисторный модуль и отводит весь импульс через себя.
б) В случае мощного импульса перенапряжений:
1. Первым срабатывает варистор, имеющий меньшее время срабатывания по сравнению с искровым промежутком и начинает отводить импульс.
2. Напряжение на варисторе с течением времени продолжает увеличиваться.
3. Напряжение на варисторе контролируется системой поджигания разряда. При достижении критического значения напряжения, происходит пробой вспомогательного газонаполненного разрядника и открытие вспомогательного варистора, что приводит к развитию разряда между поджигающим и одним из основных электродов. В результате происходит активная ионизация среды искрового разрядника, что приводит к его срабатыванию.
4. После пробоя искрового промежутка вся энергия импульса отводится через него. Вспомогательный варистор создает благоприятные условия для гашения сопровождающего тока и через систему поджигания разряда перестает протекать ток.
5. Импульс отводится через основной искровой промежуток со снятием остаточных напряжений варистором.
6. Система возвращается в исходное состояние.
Рассмотренная схема с активным управлением энергией имеет ту же скорость срабатывания, что и схема на основе нескольких параллельно включенных варисторов (не более 25 нс), но при этом за счет дифференциации отводимых импульсов (маломощные импульсы отводятся варистором, а мощные – искровым промежутком) надежность такого решения существенно выше. В варисторных схемах за счет присутствующего всегда некоторого расхождения вольт – амперных характеристик параллельно включаемых приборов, один из них оказывается нагруженным более других и соответственно раньше выходит из строя, что делает все устройство неработоспособным. Кроме того, сложные тепловые процессы, возникающие вследствие размещения нескольких варисторов в одном корпусе, увеличивают ток утечки и также приводят к сокращению срока службы УЗИП.
3. Уровень защиты
Уровень защиты [1] является весьма важным для УЗИП параметром, характеризующим степень его воздействия на изоляцию защищаемого оборудования. В настоящее время довольно часто электротехническое оборудование I категории по стойкости изоляции (1,5 кВ) [2] устанавливается непосредственно после главного распределительного щита, что естественно предопределяет требования к весьма низкому значению уровня защиты УЗИП. При этом имеет значение не только максимум уровня защиты, но и его значения в течение всего периода приложения импульсного напряжения, поскольку, как показывают опыты, изоляция электрооборудования часто повреждается именно в период продолжительного времени спада импульса.
Максимум уровня защиты у обоих устройств примерно одинаков и составляет около 1000 В, однако у УЗИП на основе варисторов это значение сохраняется в течение всего времени приложения импульса, в то время как у комбинированного УЗИП на основе искрового разрядника и варистора оно очень быстро (единицы микросекунд) снижается до значения, близкого к номинальному. Естественно, что комбинированное УЗИП обеспечивает для изоляции защищаемого оборудования гораздо более благоприятные условия.
И в этом случае, как показывает сравнение, уровень защиты комбинированного УЗИП значительно ниже, чем у варисторного (в т.ч. и по максимальному значению, 1140 В против 1300 В).
4. Заключение
Сравнения схемотехнических решений и результаты испытаний показали, что УЗИП класса I+II на основе комбинации искрового промежутка и варистора обладают большей надежностью и лучшими эксплуатационными характеристиками, чем аналогичные устройства на основе варисторов. Из-за расхождения вольт - амперных характеристик параллельно соединенных варисторов один из них всегда оказывается более нагруженным по сравнению с другими, что приводит к его преждевременному выходу из строя, особенно при мощных грозовых импульсах. В то же время в комбинированных УЗИП эти мощные импульсы надежно отводятся искровым промежутком. Что касается времени срабатывания, то благодаря технологии активного управления энергией в комбинированных схемах, оно оказывается идентичным в обеих схемах УЗИП. С точки зрения воздействия на изоляцию защищаемого оборудования, комбинированное устройство также обладает всеми преимуществами по сравнению с устройством на варисторах: его уровень защиты существенно ниже как при импульсах 10/350 мкс, так и 8/20 мкс, причем как по максимальному значению, так и в течение всего времени приложения импульса. Таким образом, комбинированное устройство защиты от импульсных перенапряжений класса I+II на основе искрового промежутка – универсальное высоко надежное современное решение для эффективной защиты электрооборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений.
Литература:
1. ГОСТ Р 51992-2002 (МЭК 61643-1-98). Устройства для защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах. Часть 1. Требования к работоспособности и методы испытаний.
2. ГОСТ Р 50571.19-2000 (МЭК 60364-4-443-95). Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Глава 44. Защита от перенапряжений. Раздел 443. Защита электроустановок от грозовых и коммутационных перенапряжений.
3. IEC 61312-1: Защита от электромагнитного импульса молнии. Часть 1. Основные принципы.
4. J. Schimanski, H. Heckler, K. Scheibe, M. Wetter. Discharge capability and residual voltage of class I and class II SPDs. 28th International Conference on Lightning Protection.
5. IEC 60060-1: Технология испытаний высоким напряжением. Часть 1. Общие определения и требования к испытаниям.
Страница Феникс Контакт УЗИП Феникс Контакт Электронный каталог Феникс Контакт
Здравствуйте, я представляю компанию Phoenix Contact, Бабкин Вячеслав Валерьевич продукт менеджер TRABTECH, vbabkin@phoenixcontact.ru , тел. 8 (495) 933-85-48.
phoenixcontact | 22.07.2009Данная статья, в том числе носит и рекламный характер , однако все утверждения , приведенные в ней справедливы и устройства защиты производства PHOENIX CONTACT отвечают всем заявленные характеристикам, о чём свидетельствуют протоколы испытаний, которые я готов выслать в любой момент по Вашему запросу.
Преимущества применения разрядников перед варисторами для защиты от импульсных перенапряжений с формой импульса 10/350 мкс, проверенный временем очевидный факт, объясняется это тем, что использование набора варисторов, в качестве УЗИП 1 класса, сопровождается неравномерным пробиванием варисторов и лавинообразным ростом токов утечки землю, как следствие быстрым выходом из строя данного типа УЗИП.
Мы заинтересованы в контактах и совместной работе с любыми компаниями использующими, либо испытывающими УЗИП TRABTECH и будем рады нашему взаимному общению.