Компромиссная защита дома от импульсных перенапряжений

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Т. е. 6м от земли до верхушки опоры имеют индуктивность, а десятки метров между опорами - нет?

 

Вы, вроде, электронщик? Изучите теорию. И про наводки на провод между опорами, тоже. В т. ч., зачем ставят дополнительные УЗИП 4-го (D) класса прямо на входе защищаемой аппаратуры, когда, на вводе уже есть УЗИП 1-3 классов.

 

Давно.

Т. е. несколько кВ навелось от далекого грозового разряда на нескольких метрах отпайки от опоры до ЩУ, я правильно Вас понял?
И так на 2х улицах.

 

Не так давно после грозы выгорела ардуинка, выполняла функцию удалённого управления котельной, импульс навёлся на цифровые входы к которым по витой паре были подключены цифровые датчики температуры, длина проводов около 4 метров. Вот не знаю как защититься от этого.

 

С большой долей вероятности проблема была в другом.
Датчики стоят на оборудовании, связанном с землей, верно? Прилетевший из сети импульс просочился через источник питания и создал разность потенциалов между линиями питания и "заземленными" датчиками. Связь с землей могла быть емкостной, если нет кондуктивной. Так же и связь с сетью через межобмоточную емкость трансформатора источника питания ардуинки.

Если все так - у Вас та же проблема, что и у меня. В идеале нужно на питание электроники ставить дополнительную защиту 4 уровня. Это если 3 уровня уже есть.
Я вот ломаю голову, как это все организовать в условиях, когда нет защиты 1 уровня, которую должна обеспечивать СО.

 

Тогда добро пожаловать в нашу компанию мастеров самодельщиков! Главное, что Вы осмыслили подводные камни в защите домашнего оборудования от импульсов высоких энергий (а это угроза не только оборудованию, гораздо ценнее жизнь Ваших родных). Готов с Вами совместно двигаться к поставленной цели. Тем более, что у нас параллельные курсы. Одна голова хорошо, а две (и более) лучше!

Только на опыте других, задающих вопросы, у меня предложение: давайте взаимно уважать рабочее время друг друга. Т. е., публикуя вопрос или своё техническое решение делать это в удобовосприемлемой форме: приложить схему, а не словесное ее описание с кучей аббревиатур. К схеме чётко сформулировать описание. И столь же чётко сформулировать вопросы или сомнения. У меня, как думаю и у Вас, нет лишних полчаса, чтобы вчитываться в отрывочно сформулированное предложение, расшифровывать аббревиатуры, и думать: «а что он этим хотел сказать»?

 

Как бы с помощью варистора вызвать срабатывание АВ C32, т. е. создать импульс тока величиной не менее 320А и продолжительностью порядка 1 мс, очень непросто. Тут разрядник нужен, но всё равно это рискованная затея вне рамок расчётных характеристик разрядника.

Нет, TN-C-S предполагает только одно, что PEN и проводка заземления выдерживает ток уравнивания потенциалов и разрядный ток молниезащиты, т. е. имеют сечения 10 мм² Cu или 16 мм² Al для обычных применений.

Обычно так же накладывают ограничение, что ожидаемый ток КЗ был достаточен для срабатывания вводного АВ в течении 5 с и оконечных АВ за 0,1 с.

Неверно. И грозовые наводки от близких молний и ПУМ в линию порождают импульсы тока величиной порядка 5 кА (или более, но с меньшей вероятностью), что на сопротивлении заземления уже 4 Ом порождает 20 кВ. И это без учёта реактивного сопротивления заземляющего проводника. Поэтому и требуются не только УЗИП на входе, но и УЗИП непосредственно перед чувствительным оборудованием.

Если отвод или ВЛ выполнен проводом меньше 10 мм² Cu или 16 мм² Al, то невозможен, если сечения таковы или более, то возможен.

Тем что в нормальной эксплуатации свойства одни, а при аварийной ситуации другие. Кроме того, этот автомат будет размыкать электрическую связь между протяженными проводящими конструкциями такими, как повторные заземления ВЛ/ВЛИ, щитков, заборов, фундаментов.

Например, пусть есть металлическая трубостойка с повторным заземлением и железный забор (30х50), при авариях типа "обрыв нуля" и "фаза на PEN" ток уравнивания потенциалов вызовет срабатывание сдавленного автомата, что вызовет возникновение существенного шагового напряжения между повторным заземление трубостойки и забором.

Тогда уж лучше кривое косое TT, про которое как бы сразу известно - ничего длинного и проводящего.

Для 90% вероятности защиты от молнии провода ВЛ высотой 7 м тросовый молнии приёмник должен быть на высоте 8,5 м. При рекомендованном ПУЭ расположении проводов ВЛ: L над PEN на расстоянии 0,4 м, разряд молнии будет попадать в них примерно 50/50 (формально можно посчитать, типа 65/35, но и 50/50 будет в пределах точности расчётов).

Беда в том, Вы забываете, что есть три исхода:

1. Не отключилось, скачок напряжения в пределах Up;
2. Отключилось (при использовании плавких вставок, вероятно, что и напряжение осталось в пределах Up);
3. Аппараты защиты (АВ/ВДТ/АВДТ/ПВ/УЗИП/варисторы/разрядники) вышли из строя неконтролируемым образом, возможно с возгоранием.

У варистора без термопредохранителя вообще нет варианта контролируемого выхода из строя. Варистор с термопредохранителем контролируемо выходит из строя лишь в определённых пределах указанных в документации, для T14K420E2/ETFV25K275E4 это до 480 В по методике UL.

Хм. Дело, конечно, вероятностное, но т. к. площадь стягивания ВЛ это утроенная высота на длину, то, скажем, ПУМ в мою ветку ВЛИ - раз в 20 лет, а ПУМ в одну из веток ВЛИ от моего трансформатора - раз в 7 лет. Так что за остаток вашей жизни, вполне вероятно, ой не один

Проблема ж в том, что при нерасчётном и неконтролируемом выходе компонентов из строя, и щиток сгорит, и перенапряжение угробит технику.

Замеченные странности:

1. RV1 более могуч, чем RV2. А ГОСТ/МЭК прогнозирует, что токи L/N распределятся от 17/50 до 50/50;
2. Нет реле напряжения. Использование B72225T4271K101 (ETFV25K275E4) согласно документации и стандартов, конечно, пожаробезопасно, но при аварии "обрыв нуля" и перенапряжении 400В, через варистор пойдёт ток около 10 А (1..100 А) термопредохранитель сработает примерно за 200 мс (20...2000 мс), АВ C32 это событие проигнорирует. Что будет с вашим оборудованием под напряжение 400В в течении нескольких часов, которые по ГОСТ потребуются на устранение аварии, надо смотреть документацию;
3. Нет реле напряжения и нет индикации неисправности варистора RV1. После аварии "обрыв нуля" и перенапряжении 400В защита от перенапряжения отсутствует. Такое, конечно, происходит нечасто, но полезно на схеме предусмотреть хотя бы разъём для регламентного тестирования термопредохранителя вольтметром;
   
4. Используется АВ с наибольшей отключающей способностью 4500 при том, что ожидаются импульсы тока 5 кА, которые ещё неизвестно как сложатся. На мой взгляд, есть риск сваривания контактов;
5. Номинал RV2 недостаточен при авариях на стороне высокого напряжения ТП;
6. Схема обведена пунктиром так, как если бы использовался заземлённый металический щиток, но нет повторного заземления PEN. Кроме того, на вводе нет ВДТ или АВДТ.

Но, если поставить РН до RV1 и перейти на TN-C-S, все вопросы закроются.

 

@Strangeman, согласен со сказанным @Serge3leo. Обратите внимание на мою схему: https://www.forumhouse.ru/posts/24461265/ Там уже учтены эти недочеты. Плавкие ножевые предохранители спасают нас от сваривания контактов автоматов и любых других вариантов короткого замыкания сверхтоками. Именно они ответственны за экстремальную защиту от сверхтоков, которые в противном случае вызовут возгорание проводки.

Далее идет реле напряжения, которое само по входу защищено варистором. Но производитель не зря выбрал варистор с квалификационным напряжением 680В. Меньше нельзя, и @Serge3leo неплохо объяснил, почему.

Защиты N-PE разрядником имеет неоспоримое преимущество, как по перегрузочной способности, так и по пожаробезопасности. Вообще, у разрядника есть единственный недостаток по сравнению с варистором, не позволяющий его использовать напрямую в защите L-N, а именно резкое падение напряжения на нем до 15-70В, что не позволит ему вернуться в дежурный режим после прекращения короткого импульса перенапряжения. И, соответственно, сопровождающий ток, который и угробит разрядник после первой же сработки. Только по этой причине, приходится между L и N ставить варистор. Посмотрите в моей теме видеолекции профессора Базеляна.

У варистора же есть и еще один недостаток: постепенная деградация при прохождении через него даже минимальных токов. И если молния может прилететь раз в жизни, то токи, хотя бы в доли миллиампер, идут через него постоянно. Это еще одна причина, по которой необходимо выбирать варистор с достаточным запасом по квалификационному напряжению.

А вот идею ACI технологии Вы напрасно не оценили. Во-первых, через разрядник в дежурном режиме ток не идет вообще (по паспорту - пикоамперы), а значит, и нет деградации последовательно с ним соединенного варистора в дежурном режиме вообще. Во-вторых, емкость варистора на два порядка выше емкости разрядника. Следовательно, при их последовательном соединении их напряжения сработки микросекундными импульсами перенапряжения не складываются! Сначала сработает разрядник с его напряжением поджига, а после его поджига сработает варистор. Поэтому, напряжение разрядника оптимально выбрать 600В, а квалификационное напряжение варистора несколько меньше – 470В. Можно и 430, учитывая напряжение на сработавшем разряднике в пределах 15-70В.

 

Как бы, Волоколамск, Ростов-на-Дону, 4 молнии/км2/год, за год вероятная дистанция 200 м и пиковая напряжённость поля порядка 500 В/м.

Меры защиты: уравнивание потенциалов, экранирование, трёх или двухэлектродные разрядники.

Скажем радиолюбители защищаются так: http://dl2kq.de/ant/kniga/7722e.htm (может быть интересным моделирование наводок радиолюбительским софтом http://dl2kq.de/ant/3-91.htm)

 

Да датчики были установлены медных трубах на подачи и обкатке котла, котел заземлён. Возможно вы правы. Я совсем не в теме защиты и с надеждой жду приемлемого решения в этой ветке. Пока нет никакой защиты схема ТТ.

 

Для тех, кто использует китайские детали (впрочем, и на нашем рынке таких халтурщиков, типа ИЕК хватает). Пролистывая комментарии на Али, натолкнулся на такой:

Вот УЗИП снаружи:

А вот уже после сработки изнутри:

Китайцы в красивую пластиковую коробочку впихнули копеечный варистор 20-го размера. Кто читал тему, помнят фото аналогичных поделок на нашем рынке, которые я уже приводил.

 

В отличие от наших он и стоит соответственно.

ИЕК - чистейший китай.

 

Это только ввод, тот самый, который по моей задумке можно потерять. РН и дополнительные защиты от импульсного перенапряжения дальше. От ввода на участок (его схему обсуждаем) до ввода в дом 30м кабеля под землей. В случае ПУМ и на вводе в дом защита имеет право того, но уже без пироэффектов.

Схему из даташита добавлю, это мелочи.

Остается надеяться, что не сварятся. О плавких вставках подумаю, спасибо.

Сейчас его и вовсе нет. Кроме того есть мысль поставить их пачку параллельно.

Щиток можно взять пластиковый. АВДТ сейчас имеется на выходе из щитка.

РН можно поставить до RV1. АВДТ, кстати, тоже. В таком случае при обрыве нейтрали от трансформатора и появлении тока через RV2 будет просто отключен ввод.
TN-C-S в моем случае - изрядный геморрой. Придется организовывать 2 заземлителя, один повторный, второй для молниезащиты, т. к. гонять токи нейтрали через обсадную трубу скважины мне не интересно, а заземлитель с десятками ом будет бесполезен для молниезащиты.
Согласитесь, что при таком раскладе лучше TT.

Деградация от токов в доли мА мне видится несоответствующей действительности. В аппаратуре варисторы работают десятилетиями и ничего с ними не случается. Если варистор регулярно поджаривается мощностью в несколько Вт - другое дело, но тут уже имеет место термическая деградация.

Я её видел. Вы используете очень чахлый разрядник. Такие используют в телекоме для защиты от наведенных перенапряжений. При использовании в силовой цепи его даже от наведенного импульса может разнести, я так думаю. При прямом попадании молнии в линию он просто испарится.

Почему же, оценил. Она неплоха для дорогих систем, но это нужно в другой ветке обсуждать.

Её и без разрядника нет, если нет постоянного перенапряжения. Сказки это все.
Скажите честно. Лично у Вас хоть один варистор вышел из строя по причине постоянного нахождения под номинальным напряжением?

Да, с этим согласен.

 

Друзья! В нашем обсуждении давно произошел перекос в сторону сверх эконом решений. А ведь изначальная постановка задачи была другая: вопрос «бутылочного горлышка». Вернемся к нему. Имеем ввод в деревянный дом, на который мы никак повлиять не можем, а это и «сопливые» орешки, и проводка алюминием 6 мм² и медью 4 мм². И счетчик с автоматом. Только после всего этого безобразия мы можем поставить УЗИП. А теперь отбросим экономию: мы намерены поставить качественный дорогой УЗИП, собранный по новейшей ACI технологии, но после этого «бутылочного голышка». Как такой вариант? Можем ли мы застраховаться от главных пожарных неприятностей, снизив номинал ножевых предохранителей до УЗИП до 25А?