Технические бюллетени

    УЗИП систем передачи данных, управления, контроля и измерения серии DT* (производства АО «Хакель Рос») предназначены в том числе для защиты оборудования линий управления и вторичных цепей питания. В связи с этим данные УЗИП иногда применяют для защиты этих цепей, подбирая устройство по рабочему напряжению и номинальному току линии, когда сечение проводников защищаемой линии позволяет подключиться к клеммам УЗИП. Пример подобного применения УЗИП типа DTNVR 1/24/1,5/1500 (с номинальным током 1,5 А) для защиты вторичной цепи питания 24 В DC со стороны внешней линии приведён на рис. 1.

   Стойкость к импульсным перенапряжениям электронных компонентов (микросхемы, транзисторы и т.д.), применяемых в том числе и в оборудовании информационных линий, существенно ниже по сравнению с электротехническим оборудованием (электромагнитные реле, контакторы, двигатели и т. д.). Электронный компонент может быть повреждён воздействием импульса перенапряжения длительностью порядка сотен наносекунд и амплитудой несколько сотен вольт. Поэтому УЗИП для информационных линий обладают более высоким быстродействием и имеют более низкий уровень остаточного напряжения по сравнению с УЗИП для электрооборудования низковольтных силовых распределительных сетей.

   УЗИП для информационных линий, как правило, включаются в защищаемую цепь последовательно. В зависимости от конструкции, схемы и применяемых компонентов УЗИП имеют ограничения по номинальному току (т.е. ток, допустимый в цепи) и неизбежно вносят различные дополнительные влияния в информационные линии – активное сопротивление, индуктивность и паразитную ёмкость – которые должны быть минимизированы.

   Для оценки сопровождающего тока, можно сказать, что фактическое значение этого тока стремится к расчётному току короткого замыкания для данной цепи непосредственно в точке подключения входных клемм «Линия» УЗИП. Кроме того, так как источник питания цепи подключается со стороны выходных клемм «Защищено» УЗИП, то для УЗИП серии DTR, сопровождающий ток дополнительно ограничивается согласующими резисторами 2,2 Ом в каждом проводе. Для УЗИП серии DTNVR, где в качестве согласующего элемента применены дроссели, их сопротивлением для цепей вторичного питания постоянного или переменного (50 Гц) тока можно пренебречь.

   Таким образом, в данном материале речь идёт о цепях, токи (в т.ч. токи короткого замыкания) в которых могут превышать отключающую способность сопровождающего тока разрядника (Таблица 1). Это в первую очередь цепи вторичного питания и цепи управления с большими рабочими токами.

   Как указывалось выше, номинальный ток УЗИП для информационных линий имеют ограничения. Для УЗИП, чья схема представлена на рис. 2, номинальный ток в зависимости от типа устройства ограничен (0,25 А; 1 А; 1,5 А; 3 А). При этом необходимо учитывать ток, который возможен в защищаемой цепи в месте подключения УЗИП в аварийной ситуации, например, ток, выдаваемый источником в режиме перегрузки достаточно длительное время.

   Для УЗИП серии DTNVR */**/5 на базе варисторов (рис. 3) номинальный ток выше - 5 А, но при этом способность отводить токовые импульсы ограничена - от 2 до 8 кА 8/20 мкс (в зависимости от его рабочего напряжения).

3.1 При повреждении супрессора (необратимом электрическом пробое), через него будет протекать ток от источника, близкий к току короткого замыкания. Причём для цепи постоянного тока достаточно пробоя одного супрессора (рис. 5). В лучшем случае это приведёт к отключению устройства защиты от сверхтока – предохранителя, автоматического выключателя или внутренней защиты источника. Однако возможна ситуация, когда этот ток или не достигнет номинального тока устройства защиты, или будет близок к нему (переходное сопротивление повреждённого супрессора, сопротивление согласующих элементов, сопротивление проводников защищаемой линии и других компонентов цепи). В этом случае протекающий через повреждённый супрессор ток приведёт к его разогреву, вплоть до возникновения пожароопасной ситуации. В отличие от УЗИП для силовых цепей, в УЗИП для информационных линий нет терморасцепителей (в т.ч. в УЗИП серии DTNVR */**/5 на базе варисторов), которые могли бы отключить повреждённое устройство от линии, и нет индикаторов и дистанционной сигнализации об их неисправном состоянии. Поэтому повреждённый УЗИП может быть выявлен только тогда, когда защищаемая линия будет отключена вследствие обрыва или короткого замыкания.

3.2 Ограничения по сопровождающим токам связаны с особенностью работы газонаполненного разрядника, включённого в первую ступень защиты УЗИП для информационных линий. Принцип работы разрядников основан на электрическом пробое зазора (искрового промежутка) между электродами при превышении амплитуды напряжения выше определённого уровня (статическое напряжение пробоя).

   Динамика работы однозазорного газонаполненного разрядника при воздействии импульса перенапряжения в защищаемой линии с большим сопровождающим током при срабатывании токовой защиты цепи показана на рис. 4.

   По окончании импульса гашение дуги в разряднике происходит, когда амплитуда напряжения на разряднике уменьшится до уровня погасания дуги (причём это напряжение может оказаться меньше напряжения в защищаемой линии) и сопровождающий ток уменьшится до значения, который разрядник может отключить самостоятельно (номинальная отключающая способность сопровождающего тока).  

   Процесс гашения дуги сильно зависит от зазора между электродами и от рода тока в защищаемой линии. Гашение дуги разрядника при переменном токе обеспечивается в том числе и его формой (синусоидой) в тот момент, когда амплитуды напряжения и сопровождающего тока переходят уровень погасания дуги. При постоянном токе, когда такого перехода нет, гашения дуги может не произойти. Поэтому отключающая способность сопровождающего постоянного тока разрядника меньше, по сравнению с сопровождающим переменным током.

   Таким образом, для разрядников, в т.ч. газонаполненных, ограничения по отключающей способности сопровождающего тока зависят от рода тока в цепи (постоянный, постоянный с переменной составляющей, переменный), от приложенного к ним напряжения и от конструкции разрядника.

   Для двухпроводной цепи рекомендуется УЗИП серии ГСВ2-*/40 2+0 (С) (рис. 6). УЗИП данной серии можно подобрать по номинальному напряжению цепи.

   Номинальное напряжение ГСД3-*/IT при этом должно соответствовать номинальному напряжению УЗИП первой ступени защиты (на вводе в объект).

   Когда цепь не имеет внешних линий, т.е. все участки цепи находятся внутри объекта (внутренние линии), то при протяжённых внутренних линиях (десятки метров), и/или когда внутри объекта есть источники импульсных перенапряжений (силовые линии, коммутационные процессы силового оборудования), для чувствительного оборудования может понадобиться защита. Для этих целей рекомендуется УЗИП класса III серии ГСД3-*/IT, включаемое непосредственно возле защищаемого оборудования или к его клеммам (рис. 9).