Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) призвано защищать наше оборудование и нас от молний и других мощных импульсных помех, возникающих в питающей сети. Молниезащита в энергетике применяется давно, новизна УЗИП заключается в том, что они работают в низковольтных сетях, напряжением до 1000 В. Это устройства массового применения, по-хорошему, они должны быть во вводном щитке каждого дома как минимум.

Неправильно относиться к УЗИП как к легкому решению проблем, связанных с молниями. Они не отменяют необходимости грамотного построения системы молниеотвод-заземление, оптимизации разводки линий и экранирования. УЗИП - это средство защиты от резистивных наводок, возникающих на заземлителе, при распространении по нему (части) тока молнии, занесенного по наземным и подземным коммуникациям.

По словам профессора Э. Базеляна, УЗИП - это сильнодействующее средство с большими негативными побочными эффектами, и для его установки нужны веские основания. Явные недостатки этого устройства - одноразовое действие, вызывающее неустранимое КЗ, как следствие - длительное нарушение работоспособности защищаемого обрудования. Иными словами, нам придется вручную удалить/заменить сработавший УЗИП (или сменный картридж в нем) и восстановить подачу питания.

В связи с этим дальнейшее совершенствование подобных защитных устройств должно сводиться к тому, чтобы они стали самовосстанавливающимися и чтобы в нормальном режиме они никак не влияли на сеть, в которую они включены. При этом, оно должно сработать так быстро, чтобы не успели повредиться защищаемые элементы. Причем в отдельных случаях счет идет на доли наносекунды.

Различают три основных типа УЗИП:

• ограничительного типа - на основе варисторов
• коммутируемого типа - на основе искровых промежутков
• на основе полупроводникового диода

У варистора есть определенные недостатки. Он при низком качестве напряжения довольно быстро деградирует, а при больших токах молниевых разрядов сразу выходит из строя. Быстродействие порядка 20 нс, а максимальный ток разряда не более 10 кА. УЗИП на основе разрядника не имеет деградации, его быстродействие меньше - порядка 100 нс, зато предельный ток до 200 кА, он дороже варисторного намного.

У искровых разрядников есть такой недостаток: при возвращении напряжения к нормальному значению дуга не гаснет сама по себе, нужны дополнительные действия. Остановить дугу можно либо снятием с нее напряжения, либо ее кратковременным шунтированием. Но можно это сделать и без дополнительных коммутационных схем - с помощью дугогасительной камеры. Напряжение пробоя таких разрядников 3 кВ и выше. Делать его ниже уменьшением искрового промежутка нереально по многим причинам. Можно сделать разрядник газонаполненным, но для этого нужно делать его герметичным и очень прочным, чтобе его не разорвало от большого тока. Есть и другие способы уменьшения напряжения пробоя, но все они связаны с определенными трудностями и затратами.

УЗИП на основе полупроводникового диода имеет очень высокое быстродействие, исчисляемое долями наносекунды. Конечно же, пропускная способность диодов невелика, но его задача прожить десяток-другой наносекунд.

Переходим к практике. Выбор осуществляем по следующим критериям:

1. Определение допустимого перенапряжения
2. Определение импульсной наводки на входе аппаратуры
3. Расчет доли тока молнии, который может пройти через УЗИП
4. Оценка условий совместимости УЗИП с защищаемой цепью
5. Подбор УЗИП из имеющейся номенклатуры

Различают УЗИП классов I, II и III. Что это значит? Подробно вы сможете узнать из видеоролика в конце этой статьи, я же немного примитивизирую: УЗИП I класса самый сильный, самый грубый, рассчитан на большие перенапряжения, вызванные прямым попаданием молнии невдалеке от его расположения. Скорость его срабатывания невысокая, а напряжение ограничения большое, поэтому какая-то часть импульса пройдет дальше, и его должен встретить УЗИП класса II. Точно так же может понадобиться УЗИП класса III. Но и этого может оказаться недостаточно, поэтому в цепях питания электронной аппаратуры ставится дополнительная защита в виде варисторов, фильтров, опорных диодов и т.д. И в заключение обещанное видео