Ограничитель перенапряжений и ограничитель импульсных перенапряжений – в чем отличие?

Что такое «ограничитель перенапряжений» и чем он отличается от «ограничителя импульсных перенапряжений»? Чтобы ответить на этот вопрос надо сначала разобраться, какие вообще бывают перенапряжения.

Обычно в любых низковольтных (до 1000 В) электрических сетях (силовых, слаботочных, информационных) напряжение находится в пределах, определённых техническими нормативами. Но иногда бывают ситуации, когда напряжение выходит за эти рамки. Наиболее опасными являются отклонения в бóльшую сторону. Такие отклонения называются перенапряжениями. Посмотрим, какие бывают перенапряжения.

Во-первых, это длительные перенапряжения, вызванные различными проблемами в источниках электропитания и распределительной сети, например неисправностью понижающего трансформатора, плохим контактом в нейтрали, «отгорания» нуля и т. д. Эти перенапряжения имеют сравнительно небольшую амплитуду, но действуют длительное время. Поэтому они представляют для оборудования вполне реальную угрозу.

Во-вторых, это миллисекундные перенапряжения, длительность которых измеряется  максимум несколькими полупериодами питающей сети. Имеют несколько бóльшую амплитуду и чаще всего являются результатом коммутации мощных реактивных нагрузок. Могут вызывать сбои в работе оборудования.

В-третьих, это микросекундные импульсные перенапряжения (МИП), появляющиеся в результате действия как естественных, так и искусственных факторов. К естественным факторам обычно относят молнии. К искусственным – различные переходные и коммутационные процессы в электросетях, импульсы при работе мощных тиристорных приводов, сварочных аппаратов и т.д. Время воздействия импульса - десятки и сотни микросекунд, амплитуда напряжения – до десятков киловольт, амплитуда тока – до ста килоампер. Несмотря на очень малое время воздействия (много меньше одного полупериода), последствия их воздействия на электронное оборудование и электропроводку могут быть фатальными.

В-четвёртых, это наносекундные импульсы, являющиеся чаще всего результатом воздействия статического разряда. Имеют большую амплитуду (десятки киловольт), но малый ток и очень малое время воздействия. Организационные мероприятия, такие как заземляющие браслеты, специальная одежда, токопроводящие напольные покрытия, создание определённой влажности в помещении в значительной степени снимают эту проблему.

Если говорить в общем, то ограничители перенапряжений – это устройства, ограничивающие превышение напряжения до безопасного для защищаемого оборудования уровня. Но так как параметры перенапряжений очень сильно отличаются друг от друга, то и для защиты от них применяют разные устройства.

Для защиты от длительных перенапряжений применяют два типа устройств. Первый – это стабилизаторы напряжения. Данные устройства поддерживают на своем выходе номинальное напряжение при значительных колебаниях входного напряжения. Они не прерывают питание потребителей при значительных колебаниях напряжения питающей сети. Устройства хорошие, но довольно дорогие, и их цена растет с ростом выходной мощности.

Второй тип устройств защиты от длительных перенапряжений – это различные реле контроля напряжения. Их задача – защитить оборудование от недопустимых отклонений напряжения путем отключения этого оборудования от питающей сети. Вариант не самый лучший, но зато цена этих устройств во много раз меньше, чем стабилизаторов. Примером такого устройства защиты от перенапряжения служит изделие CITEL VM230-DIN (Рис. 1).

Рисунок 1  CITEL VM230-DIN

Для защиты от миллисекундных перенапряжений применяют в основном электронные стабилизаторы напряжения. Электромеханические стабилизаторы в данном случае будут неэффективны, так как время их реагирования больше, чем время импульса. В цепях постоянного тока также хорошо работают LC-фильтры.

Защита от микросекундных импульсов осуществляется Устройствами Защиты от Импульсных Перенапряжений (УЗИП). Эти устройства имеют очень малое время срабатывания (наносекунды) и способны пропускать через себя очень большие амплитуды тока (десятки кА), но в течение очень короткого времени, измеряемого максимум сотнями микросекунд. Применять данные устройства для защиты от длительных перенапряжений нельзя, так как в результате перегрева УЗИП быстро выйдет из строя, не защитив оборудование.

От наносекундных импульсов, которые могут идти по сети, хорошо защищают УЗИП с ВЧ-фильтром, например DS-HF производства CITEL (Рис. 2). Такие устройства рекомендуется ставить в цепь питания особо чувствительного и ответственного оборудования, например серверных. Кстати, это устройство прекрасно защищает и от микросекундных импульсов.

Рисунок 2  УЗИП CITEL DS-HF

Отвечая на вопрос, поставленный в начале этой статьи, можно сказать следующее: ограничители перенапряжений – это большая группа устройств, предназначенных для защиты оборудования от повышенного напряжения, а ограничители импульсных перенапряжений (или по терминологии  ГОСТа - УЗИП) это та часть этих устройств, которая предназначена только для защиты от микро и наносекундных импульсов.