Компромиссная защита дома от импульсных перенапряжений

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Что-то мне на ночь глядя кажется, что эти два утверждения в одном абзаце противоречат друг другу:
1.

2.

Риск пробоя изоляции при ТТ меньше, чем при TN-C-S, а риск пожара выше? Или я что-то неправильно понял? Или мне спать уже пора?

 

Итак, прошла тяжелая рабочая неделя (у всех такие бывают), когда к вечеру мозги закипали и отключались от запредельной усталости. Но вот, в субботу, смонтировал наш обсуждаемый щиток:

Старые винтажные провода, которые по возрасту старше меня, обжал в новые китайские гильзы и зажал в клемник. Прочую проводку пока тоже просто ввел ту, что была. Со временем займусь окультуриванием всего старого дома. А пока проверил УЗИс такой вот родной контролькой:

Порадовало то, что УЗИс срабатывает от контрольки даже в самых дальних розетках нового дома.

Следующий этап будет интереснее. Болчок защиты мне надо будет установить в щиток нового дома. А там аж три УЗО, и логично каждый выход нуля защитить своим разрядником. А общий варистор в связке последовательно с разрядником (по любимой схеме профессора Базеляна) сделать один после вводного автомата. Но главное, что в том щитке уже практически не осталось места. Думаю всю схему смонтировать в такую же стальную коробочку, которая на гибких проводах займет одно место на DIN-рейке. В случае сработки УЗО коробочку можно будет на гибких проводах вынуть и тестером прозвонить исправность варитсора, разрядников и термопредохранителей.

 

А еще я вот таким приборчиком померил косинус Фи на выходе счетчика:

Наверное, 0,91 – не так уж и плохо, с учетом того, что у меня постоянно включена масса реактивных нагрузок. Система вентиляции с пятью вентиляторами и ступенчатым автотрансформатором чего стоят! Их я, при помощи того же приборчика, уравновешивал компенсирующими Х2 конденсаторами. В разных режимах получилось добиться от 0,9 до 0,99: старался до перкомпенсации в емкостную сторону не доходить ни в одном из режимов.

 

Именно так и при штатной работе сети это должно быть кратковременно в случае импульсного перенапряжения.

Нет. Длительного тока не должно быть. Как только ток превысит 100мА, дифавтомат отключит ввод полностью и обратно подключен он будет только вручную после анализа ситуации.

Я выше писал о таком "плавании" и указал, что диодов в каждой параллельно включенной цепочке может быть несколько, именно исходя из реалий моей сети. Вплоть до 6В.
Меня вполне устроит, если очень изредка будет отключаться диффавтомат, это гораздо лучше, чем портить конструкцию за более 100 000, делая её заземлением для всей местной сети. У нас особенности грунта и метеорологические - многомесячная засуха и УГВ более 40м. Почти 40м сухого известняка. Когда оборвало со столба нуль, а СНТшный электрик никак не мог дойти до моего участка - забил несколько труб по 2м. Как результат, хватало на освещение и кое как с большой просадкой пускался холодильник. Вскипятить чай было нереально. И это был не самый засушливый период. Труба 160мм в 14м толщине водоноса с содержанием солей 3,6г/л - совсем иное дело.

Как человек, проработавший на разработке РЭА не один десяток лет, не хочу обсуждать данное утверждение. Для меня это звучит менее убедительно, чем "Земля плоская". Землю я лично издалека никогда не видел, а с полупроводниками работал достаточно много.

Насколько я понял, риск пробоя изоляции отвода от ВЛ и впрямь ниже. Это же 2 провода в воздухе, на что там пробой будет? А о пожаре говорится уже в связи с пробоем в сети здания и, таки, при ТТ такая опасность выше. Собственно, именно поэтому я и (да и Вы) всё затеял. "Прилетает" синфазный импульс, вводу естественно ничего не будет, а вот в домовой сети шибёт всё подряд, в первую очередь заземлённые потребители.

Спойлер: Потенциал

Электри́ческий потенциа́л[1] — временна́я компонента четырёхмерного электромагнитного потенциала, называемый также иногда скалярным потенциалом (скалярным — в трёхмерном смысле; скаляром в релятивистском смысле — инвариантом группы Лоренца — он не является, то есть не является неизменным при смене системы отсчёта).

Через электрический потенциал φ {\displaystyle \varphi } выражается напряжённость электрического поля:

E → = − ∇ → φ − ∂ A → ∂ t, {\displaystyle {\vec {E}}=-{\vec {\nabla }}\varphi -{\frac {\partial {\vec {A}}}{\partial t}},}
где ∇ → {\displaystyle {\vec {\nabla }}} — оператор градиента (набла), а A → {\displaystyle {\vec {A}}} — векторный потенциал, через который выражается (также) магнитное поле.

В частном случае постоянных или пренебрежимо медленно[2] меняющихся со временем электрического и магнитного полей (случай электростатики), электрический потенциал носит название электростатического потенциала, а формула для напряжённости электрического поля (называемого в этом случае электростатическим) упрощается, так как второй член (производная по времени) равен нулю (или достаточно мал по сравнению с первым — и его можно приравнять нулю в рамках принятого приближения):

E → = − ∇ → φ. {\displaystyle {\vec {E}}=-{\vec {\nabla }}\varphi .}
В этом случае, как нетрудно увидеть, пропадает (отсутствует) вихревое электрическое поле[3], поле E → {\displaystyle {\vec {E}}} — потенциально, а отсюда следует возможность определить электростатический потенциал через работу, совершаемую электрическим полем, так как она в этом случае полностью определяется разностью потенциалов в начальной и конечной точке[4].

Или какой Вы имели в виду потенциал?

Спойлер: Напряжение

Электри́ческое напряже́ние между точками A и B электрической цепи или электрического поля — скалярная физическая величина, значение которой равно работе эффективного электрического поля (включающего сторонние поля), совершаемой при переносе единичного пробного электрического заряда из точки A в точку B.

Сам придумал, сам опроверг.

А у меня что?

На столбе он был PEN и я неволен это менять, а у меня - да, он стал N.

Воистину, не докапываетесь, а просто поучаете, свысока так. Но, понимаете, я в этом не нуждаюсь. Я инженер со стажем в десятки лет и давно изучил и основы и работу элементов... И тему не считаю хоть в какой-то мере сложной.

Аргументировать схемами? Оригинально. Почему-то вспомнился анекдот о поручике Ржевском.

Тут выше были "наезды" на @Думающий, но он без схемы понял суть конструкции из "3х проводков". Если профессионалу это сложно, может оно и не нужно, понимать мою мысль?

Дороже - это у соседа недавно: "Плазма" во всю стену, десяток камер, видеорегистратор и кучка ещё какой-то бытовой техники. А редкие отключения дифа - это очень дешево.
Если частые, значит, неправильно подобрано напряжение самодельного стабистора.

 

Согласен. Не буду пытаться понять Вашу мысль.

 

При КЗ на землю, до дифавтомата, особенно селективного, дело не дойдёт.

Как бы, я просил, а Вы обещали схему для обсуждения. Вы её не приложили, а зря.

Ну, предположим, параметры сети, как у меня, ожидаемый ток КЗ L-PEN - 800A, вводный автомат B50 3-го класса токоограничения. Тогда пиковый ток через диоды при КЗ фаза-земля будет примерно тоже 800А 1131А, ну может 1000А, график производителя имеет слишком толстые линии. Интеграл Джоуля порядка 3000 А2с.

Т. е. при КЗ на диодах выделится примерно 50 Дж, где-то за 6-7 мс.

Оно, конечно, надо точно считать, в калькуляторе, но диоды должны быть сильно могучие и нужно их штук 8-10. Подозреваю, что если нет халявных закромов, то бюджет потянет на 15...30 тыс. руб. только на сами диоды.

А какие бонусы по сравнению с TT неясно. От ежемесячного тестирования ВДТ/АВДТ отказаться не получится, т. к. они защищаю диоды. И ещё добавляется проблема тестирования самих диодов.

Правда, реакция на КЗ в приборах на землю, конечно от ВДТ/АВДТ перестаёт зависеть.

Честно говоря, я так и не понял какая проблема Вас волнует:

1. Потенциальной ускоренной коррозии фундамента и прочих естественных заземлителей вследствие катодных токов?
   
2. Или больших аварийных токов?
3. Или необходимость в TN-C-S обеспечивать соединение с защитным заземлением для всех достаточно значимых сторонних проводящих частей (заборы, трубы и т. п.)?

По мне, так гораздо проще, дешевле и гораздо надёжнее обеспечить, что б проводка PEN-заземление выдерживала 100А или немного больше. Оно ж всё равно ж для грозозащиты желательны совсем не тонкие провода.

P. S.

Ну, это ж если у нас деревянный дом с двухпроводной проводкой и без варисторов/разрядников. А иначе пробивает изоляцию на землю и понеслась душа в нерасчётный рай.

 

Начну с конца.

Первое.
От второго вводной автомат избавит.

Обещал, если без неё никак. Некогда было. @GBS electrik работать велел. Да и сейчас на "секундочку" от разработки методики оторвался, заглянул на форум. Позже постараюсь нарисовать. Да Вы и без схемы явно поняли суть.

Я у себя не замерял, но здесь всё куда прозаичней - сеть дряхлая. Вводной автомат 32А.

Надо считать, ибо, по моим прикидкам всё не так и страшно. Современные диоды очень неплохо держат импульсные токи.

Именно у ТТ проблема в том, что нужно защищать обе линии L и N. Можно поставить разрядники, можно поставить варисторы, можно на N поставить диоды. С первыми двумя вариантами всё ясно, по третьему варианту решил попросить "поддержку зала". Обоснованную критику услышал только от Вас.

 

@Strangeman, не в порядке критики, а просто вопрос. Мне непонятно, зачем поддерживать разность потенциалов между заземлением ТТ и нулём порядка 6 Вольт (или какой другой столь малой величины)? У Вас есть настолько критичная к подобным мизерным перекосам аппаратура? Как Вы пишете, у Вас совершенно дряхлая сеть. Случись там какой перекос, отгорание нуля где-то на трансформаторной подстанции, дерево на провода упадёт, пьяный электрик фазу на землю замкнёт или еще какой форс-мажор, именно в это время максимальный ток и ломанется через Ваши диоды. И сомневаюсь, что он окажется сильно предсказуемым заранее.

У себя я выбрал разрядник на 600 В между нулем и ТТ именно исходя из соображений защиты аппаратуры от опасных для нее импульсных перенапряжений. И чтобы он был индифферентным к вышеназванным форс-мажорам.

 

Дома с TN стоят с середины прошлого века и хоть бы хны, ну да у всех свои условия.

Кроме того если TN-C-S делать по последним веяньям нормативов, ГОСТ Р 50571.3-2009 (МЭК 60364-4-41:2005) рекомендует выполнение соотношения:

• Rb/Re <= 50/(U0 - 50)
• где Rb - суммарное сопротивление всех заземлений сети, U0 - номинальное напряжение сети относительно земли, Re - минимальное сопротивление контакта между землёй и сторонними проводящими частями не присоединёнными к СУП.
• По ПУЭ, в худшем случае, для 230/400 сетей Rb = 4 Ом (Rb = 10 Ом, при риске «обрыва нуля» ТП);
• Стало быть, все сторонние проводящие части (заборы, трубы и т. п.) для которых Re <= 15 Ом (Re <= 36 Ом) следует присоединять к защитному заземлению.

То фундамент дома будет неплохо зашунтирован, и основным повторным заземлением, и забором, и прочим.

Это «лечение», на мой взгляд, гораздо опаснее проблемы. Особенно, если от трубостойки или забора до опоры пара шагов.

Хм, ожидаемый ток КЗ от дряхлости не зависит. Да и интеграл Джоуля от номинала автомата, для современных хороших автоматов, тоже не особо, ну будет для C32/B32/D32 3-го класса токоограничения не 3000 А2с, а 2500 А2с, что тоже не сахар.

Ой, полагаю, это ж они стали иначе их измерять, просто другим, более коротким, импульсом, чем раньше. На 6-7 мс импульс при КЗ фаза-земля надо всё равно ж пересчитать и, полагаю, прослезиться.

TT вообще одна проблема, если не на удалённом хуторе, ввиду территориальной сближеннности. Всё, что про неё можно сказать - ВДТ/АВДТ срабатывают, если не сдохли, да и забить на всё остальное. На первое время и так сойдёт

 

Так я выше всё описал
Аппаратура тут вообще не причём.

Есть, по крайней мере была, информация о разрушении железобетонных конструкций блуждающими токами.

Спойлер: Блуждающие токи

Блужда́ющие то́ки — токи, возникающие в земле при её использовании в качестве токопроводящей среды.

Вызывают коррозию металлических предметов, полностью или частично находящихся под землёй, а иногда и лишь соприкасающихся с поверхностью земли.

Характерны, в частности, для трамвайных и железнодорожных путей электрифицированных железных дорог, не обслуживаемых должным образом.

В ряде случаев блуждающие токи являются следствием аварийной утечки с линий электропередачи.

А в моём случае не просто блуждающие, а существенные, подведённые прямо к конструкции.

Хм. Ну, целый забор во влажную погоду пожалуй менее 15 Ом наберёт.
Но если делать такую СУП - придется 30м тащить хорошее заземление от дома к вводу или убирать УЗО со входа. Надо подумать.
И всё же у меня нет уверенности в безопасности постоянного протекания тока для конструкции. Впрочем, механизм разрушения мне тоже непонятен. При постоянном токе и плюсе на конструкции всё очевидно. При минусе на конструкции тоже всё понятно - щелочная среда и защита. При переменном токе, на мой скромный взгляд, медлительные ионы не будут далеко разбегаться и pH грунта вокруг конструкции меняться не будет. В таком случае почему пишут о коррозии? Или это исключительно для электротранспорта на постоянном токе?

 

Итак, речь идет только о ЖБ конструкциях. Теперь смотрим на наши диоды. Большую часть времени, точнее 0,99999996 от общего времени (при допустимой сработке раз в месяц, Ваши диоды будут открыты приблизительно 100 мс в месяц) Ваши диоды будут закрыты и вообще не будут влиять на работу Вашей схемы заземления. Так зачем такой огород городить?

Т. е., если защита какой-то сверхчувствительной аппаратуры при помощи подобной схемы мне хоть как-то понятна, то защита от коррозии…

P. s: присоединяюсь к @Serge3leo, дайте, пожалуйста, схему. Может, я ее как-то неправильно представляю.

 

Да правильно Вы всё представляете.
При TT выход из строя потребителей, при TN-C-S разрушение конструкций. Диоды для защиты от импульсных перенапряжений. Они не позволят напряжению на N взлететь выше нескольких вольт относительно PE. Срабатывание дифа от иных условий - это не цель, а досадный побочный эффект. Просто рассмотрите диоды в качестве очень низковольтного варистора.

 

Но ведь тогда можно предложить следующий логический шаг. Раз уж все дело в коррозии, то 100 миллисекунд точно роли не играют. А тогда, зачем нам дорогие мощные диоды? Вам, как разработчику электронных схем, не составит труда сделать элементарную схему компаратора. Замеряем переменное напряжение между нулем и фазой (миниатюрный диод, конденсатор), сравниваем с выставленным порогом (переменный резистор). При превышении порога замыкаем релюшкой резистор в диагональ УЗО. Простая, дешевая, надежная схема.

По поводу самой коррозии, тут у меня масса сомнений. На Ваше заземление ТТ идут такие большие токи утечки от мощной аппаратуры? Как понимаю, у Вас не производство, а дом. И утечки от домашней аппаратуры обычно измеряются в единицах миллиампер. Второе: а что, на эти утечки так фатально влияет разность напряжений между нулем и землёй?

 

Вы всерьёз верите в то, что реле успеет сработать раньше, чем импульсное перенапряжение от близкого грозового разряда успеет нанести ущерб потребителям? Даже если это будет быстрый MOSFET или IGBT ключь, а они дороже диодов при равном токе, вся схема может не успеть отработать импульс.

Скажите, Вы точно читаете мои сообщения, а не отдельные слова из них?
При чём здесь моя аппаратура? На этом PEN ВЛ с соплями, скрутками и без нормальных повторных заземлителей "висят" 500 участков СНТ. При классической TN-C-S моё заземление будет единственным в этой многокилометровой сети и меня такой вариант не устраивает. Со своими потребителями у меня нет проблем.

 

Как соотнести вот с этим?

Если мы говорим о коррозии и только о коррозии, то не только сотни миллисекунд, но и секунды и даже минуты в сколько-нибудь значимом развитии коррозии никакого значения не имеют. Так зачем нам быстродействие? Быстродействие нам нужно для защиты аппаратуры от импульсных перенапряжений. Там и микросекунд хватит. Но Вы пишете: