УЗИП IEK

Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) IEK: технические характеристики, классификация и применение

Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) производства группы компаний IEK представляют собой серийно выпускаемую продукцию, предназначенную для защиты электрических сетей и подключенного к ним оборудования от разрушающих воздействий коммутационных и грозовых импульсных перенапряжений. В ассортименте IEK представлены УЗИП всех основных классов (типов) в соответствии с актуальными стандартами, что позволяет выстраивать комплексные каскадные схемы защиты для объектов различного назначения и уровня ответственности. Основой для разработки изделий служат международные стандарты МЭК (IEC) и национальные стандарты ГОСТ, что обеспечивает их соответствие требованиям современных систем электроснабжения.

Принцип действия и ключевые компоненты УЗИП IEK

Принцип действия УЗИП основан на нелинейной вольт-амперной характеристике (ВАХ) варистора или разрядника. В нормальном режиме работы, при напряжении, близком к номинальному сетевому, сопротивление варистора чрезвычайно велико (порядка сотен МОм), и через устройство протекает лишь микроскопический ток утечки. При возникновении импульса перенапряжения, когда напряжение на клеммах УЗИП превышает пороговое значение (напряжение срабатывания), сопротивление варистора резко падает до долей Ома, что создает путь для отвода импульсного тока на землю или между проводниками. После гашения импульса варистор возвращается в состояние высокого сопротивления. В УЗИП на основе газонаполненных разрядников принцип аналогичен: при перенапряжении происходит пробой газового промежутка и зажигание дуги, которая шунтирует защищаемую цепь.

Ключевыми компонентами модульных УЗИП IEK являются:

• Варистор на основе оксида цинка (ZnO): Основной рабочий элемент для УЗИП классов 2 и 3. Представляет собой керамический диск с нанесенными электродами, обладающий высокой энергиопоглощающей способностью.
• Газонаполненный разрядник (искровой промежуток): Часто используется в УЗИП класса 1 (B) в комбинации с варистором или самостоятельно. Обеспечивает отвод токов с большой амплитудой, но более медленное срабатывание по сравнению с варистором.
• Терморасцепитель: Критически важный элемент безопасности. При перегреве варистора в результате старения или после отвода импульса, превышающего номинальный, терморасцепитель механически отключает модуль от сети, предотвращая его возгорание. В большинстве моделей IEK это сопровождается индикацией (выталкивание цветной флажковой части).
• Корпус: Изготавливается из самозатухающих термопластов, соответствующих требованиям пожарной безопасности.

Классификация УЗИП IEK по типам и классам защиты

Классификация УЗИП IEK соответствует общепринятой системе, описанной в стандартах ГОСТ Р МЭК 61643-11-2022 и МЭК 61643-11. Класс защиты определяет место установки устройства в системе электроснабжения и его основные параметры.

Таблица 1. Классификация УЗИП IEK

Класс (Тип) по ГОСТ/МЭК	Старое обозначение (класс B, C, D)	Место установки	Номинальный разрядный ток In (8/20 мкс)	Макс. разрядный ток Imax (8/20 мкс)	Уровень защиты (остаточное напряжение) Up	Примеры моделей IEK
Тип 1 (Класс I)	Класс B	Установка на вводе в здание в ГРЩ/ВРУ. Защита от прямых ударов молнии в систему молниезащиты или вблизи воздушной линии.	25 кА, 50 кА	50 кА, 100 кА	≤ 4.0 кВ	ОПН-1-0,4-50, ИП-1-100, ИП-1-50
Тип 2 (Класс II)	Класс C	Установка в распределительных щитах этажных, квартирных, в щитах управления. Вторая ступень каскадной защиты.	20 кА, 40 кА	40 кА, 80 кА	≤ 2.5 кВ, ≤ 1.8 кВ	ИП-2-40, ИП-2-20, ИП-2-80
Тип 3 (Класс III)	Класс D	Установка в непосредственной близости от защищаемого оборудования (розеточные модули, адаптеры, DIN-рейка). Финишная защита.	5 кА, 10 кА (комбинированная волна)	10 кА, 20 кА (комбинированная волна)	≤ 1.5 кВ	ИП-3-10, ИП-3-20, УЗИП-РС
Комбинированные (Тип 1+2)	Класс B+C	Установка в ГРЩ объектов без внешней молниезащитной системы (МЗС) или с удаленной МЗС. Заменяет каскад из двух отдельных устройств.	25 кА (Iimp 12.5 кА 10/350 мкс)	50 кА (8/20 мкс)	≤ 2.5 кВ	ИП-1+2-50, ИП-1+2-75

Технические параметры и их расшифровка

При выборе УЗИП IEK необходимо анализировать следующие ключевые параметры:

• U_c – Максимальное длительно допустимое рабочее напряжение: Напряжение переменного или постоянного тока, которое УЗИП может выдерживать неограниченно долго без повреждения. Должно быть не менее чем на 10-20% выше максимального напряжения в защищаемой сети (с учетом возможных перенапряжений до 1.1 U_ном). Для сетей 220/380В обычно выбирают U_c = 320В, 340В, 385В, 420В.
• I_n – Номинальный разрядный ток (импульс 8/20 мкс): Пиковое значение тока, которое УЗИП может многократно (не менее 15 раз) пропускать через себя без изменения характеристик. Основной параметр для выбора УЗИП Типа 2.
• I_max – Максимальный разрядный ток (импульс 8/20 мкс): Пиковое значение тока, которое УЗИП может пропустить один раз без разрушения. Должен превышать ожидаемый ток в точке установки.
• I_imp – Импульсный ток (импульс 10/350 мкс): Параметр, характеризующий способность отводить энергию прямого или близкого удара молнии. Ключевой параметр для УЗИП Типа 1. Измеряется в А·с (заряд).
• U_p – Уровень защиты (остаточное напряжение): Максимальное значение напряжения, которое будет присутствовать на клеммах УЗИП при протекании через него номинального разрядного тока I_n. Чем ниже U_p, тем выше защитные свойства. Для эффективного каскадирования U_p каждой последующей ступени должно быть как минимум на 20% ниже предыдущей.
• Степень защиты по IP: Для модульных УЗИП, устанавливаемых в щитах, обычно IP20.

Схемы подключения УЗИП IEK в однофазных и трехфазных сетях

Подключение УЗИП IEK осуществляется параллельно защищаемой цепи. Обязательным условием является наличие исправного контура заземления с низким сопротивлением. Сечение соединительных проводников регламентировано ПУЭ и инструкциями производителя.

Таблица 2. Рекомендуемые сечения проводников для подключения УЗИП IEK

Класс УЗИП	Сечение фазного проводника, мм²	Сечение защитного проводника (PE), мм²	Максимальная длина защитного проводника
Тип 1 (Класс I)	не менее 16	не менее 25	≤ 0.5 м (в идеале)
Тип 2 (Класс II)	не менее 6	не менее 10	≤ 1 м
Тип 3 (Класс III)	не менее 2.5	не менее 4	Минимально возможная

Основные схемы подключения:

• Схема 1+0 (L-PE, N-PE): Применяется в системах заземления TN-S, где нулевой и защитный проводники разделены на всем протяжении. УЗИП подключается между каждым активным проводником (L, N) и шиной PE.
• Схема 1+1 (L-PE, N-PE + L-N): Более надежная схема, обеспечивающая защиту как от синфазных (проводник-земля), так и от дифференциальных (проводник-проводник) перенапряжений. Рекомендуется для чувствительной электроники.
• Схема 3+0 (L-PE, N-PE в трехфазной сети): Стандартная схема для трехфазных сетей с системой TN-S. Устанавливаются три модуля между фазами A, B, C и шиной PE, и один модуль между N и PE.
• Схема 4+0 (L-PE, N-PE с использованием 4-полюсного УЗИП): Аналогична 3+0, но все полюса собраны в одном корпусе, что упрощает монтаж.

Организация каскадной (координационной) защиты

Эффективная защита объекта достигается применением каскада из УЗИП разных классов, установленных на границах зон защиты LPZ. Принцип основан на селективном по энергии и напряжению срабатывании устройств.

1. Первая ступень (Тип 1): Устанавливается на главном распределительном щите (ГРЩ). Ее задача – отвести основную часть энергии импульса (до 50-80%). Оставшееся напряжение (U_p ≤ 4.0 кВ) поступает далее.
2. Вторая ступень (Тип 2): Устанавливается в распределительных щитах (РЩ). Доводит уровень перенапряжения до безопасных для большинства электроприборов значений (U_p ≤ 1.5-2.5 кВ). Расстояние между 1-й и 2-й ступенью по кабельной линии должно быть не менее 10-15 метров для обеспечения индуктивной decoupling-связи, либо применяются специальные дроссели.
3. Третья ступень (Тип 3): Устанавливается непосредственно у потребителя. Обеспечивает финальное подавление остаточных выбросов до уровня, безопасного для современной электроники (U_p ≤ 1.5 кВ).

УЗИП IEK Типа 1+2 позволяют совместить первые две ступени в одном устройстве, что эффективно для небольших объектов или при невозможности обеспечить необходимое расстояние между ступенями.

Мониторинг состояния и замена модулей

Большинство модульных УЗИП IEK оснащены визуальным индикатором состояния. Зеленый цвет флажка указывает на исправность. При срабатывании терморасцепителя (окончательный отказ) цветная часть индикатора (обычно красная) выталкивается, сигнализируя о необходимости замены модуля. Некоторые модели могут иметь дополнительные контакты (1НО/1НЗ) для дистанционной сигнализации отказа, которые подключаются к системам АСКУЭ или БМС. Замена модуля производится при отключенном напряжении путем отсоединения его от держателя (base) и установки нового. Держатель остается подключенным к сети.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Можно ли использовать УЗИП IEK в системе заземления TN-C?

Нет, категорически запрещено. В системе TN-C функции нулевого рабочего (N) и защитного (PE) проводников объединены в одном проводнике (PEN). Подключение УЗИП между фазой и PEN создаст опасность появления напряжения на корпусах оборудования при срабатывании защиты. Установка УЗИП возможна только после разделения PEN на PE и N, то есть в системах TN-C-S или TN-S.

2. Как выбрать между УЗИП Типа 1 и комбинированным УЗИП Типа 1+2?

УЗИП Типа 1 (например, ИП-1-50) обязательно к установке на вводе в здание, если оно оборудовано молниезащитной системой или получает питание по воздушной линии. Комбинированное УЗИП Типа 1+2 (ИП-1+2-50) целесообразно применять на объектах без внешней МЗС, питаемых по кабелю, или в случаях, когда необходимо упростить схему и сэкономить место в ГРЩ, обеспечив при этом защиту, эквивалентную двум ступеням.

3. Что произойдет, если не установить УЗИП перед устройством на DIN-рейку?

При отсутствии УЗИП, особенно в щитах учета и распределения, чувствительное электронное оборудование (контроллеры, реле, блоки питания) окажется незащищенным от остаточных импульсов, прошедших через вводное УЗИП, или от перенапряжений, возникших внутри здания. Это многократно повышает риск выхода его из строя.

4. Как часто нужно менять УЗИП IEK?

УЗИП не имеют регламентированного срока службы и меняются по факту выхода из строя (срабатывание индикатора). Однако рекомендуется проводить ежегодный визуальный осмотр и проверку индикации. В регионах с высокой грозовой активностью ресурс варисторов расходуется быстрее. Производитель также рекомендует проводить периодические измерения сопротивления изоляции и тока утечки специальными приборами.

5. Обязательно ли использовать держатель (base) для УЗИП IEK?

Да, обязательно. Держатель обеспечивает надежное электрическое и механическое соединение модуля с цепью. Монтаж модуля УЗИП напрямую, без штатного держателя, невозможен и опасен.

6. Чем отличается УЗИП от ограничителя перенапряжения (ОПН)?

ОПН (ОПН-1-0,4-50) – это устройство, конструктивно аналогичное УЗИП Типа 1, но традиционно используемое в сетях среднего напряжения и на вводах в трансформаторные подстанции. В номенклатуре IEK ОПН относится к классу устройств для защиты от грозовых перенапряжений с особыми требованиями к монтажу (часто накладного типа). По сути, является разновидностью УЗИП класса I.

Заключение

УЗИП IEK представляют собой комплексное, стандартизированное и технологичное решение для построения систем защиты от импульсных перенапряжений на объектах любого масштаба – от частного дома до промышленного предприятия. Широкий модельный ряд, охватывающий все классы защиты, наличие комбинированных устройств, четкая маркировка в соответствии с актуальными стандартами и развитая дистрибьюторская сеть делают продукцию IEK доступным и надежным выбором для проектировщиков и монтажников. Критически важным для эффективной работы УЗИП остается корректный расчет точки установки, выбор схемы подключения с учетом системы заземления и обеспечение качественного монтажа с минимальной длиной соединительных проводников.