Тарату қалқанындағы УЗИП: ол қандай қауіптің салдарын азайтады

Тарату қалқанындағы УЗИП: ол қандай қауіптің салдарын азайтады

Импульстік асқын кернеуден қорғау құрылғысы, яғни УЗИП, найзағайдан немесе желідегі коммутациядан туындайтын қысқа мерзімді кернеу секірістерінің әсерін азайтады. Ол кернеуді жабдықтың төзімділігімен үйлестірілуге тиіс деңгейге дейін шектеп, импульстік токтың бір бөлігін бұрып жібереді. Бірақ УЗИП желінің қалыпты кернеуін тұрақтандырмайды, автоматты ажыратқышты, УЗО-ны немесе кернеуді бақылау релесін алмастырмайды және кез келген найзағай әсері кезінде барлық техниканың сақталуына кепілдік бермейді.

Сондықтан УЗИП-ті корпусындағы «40 кА» деген жазуға ғана қарап таңдауға болмайды. Жобалаушы алдымен импульстің көзі мен болжамды энергиясын, жерге тұйықтау жүйесін, аппараттың тарату желісіндегі орнын және қорғалатын жабдық үшін рұқсат етілетін кернеу деңгейін анықтайды. Содан кейін УЗИП түрін, Uc, Up, In, Imax немесе Iimp параметрлерін, уақытша асқын кернеуге төзімділікті, қысқа тұйықталу тогынан қорғанысты және сатылардың үйлесімін тексереді.

Қауіпті импульс қалай пайда болады

Импульстік асқын кернеу әдеттегі авариялық кернеу көтерілуінен әлдеқайда қысқа уақытқа созылады, бірақ оның амплитудасы оқшаулама мен электрондық компоненттердің электрлік беріктігінен асып кетуі мүмкін. Оған найзағайдың найзағайдан қорғау жүйесіне немесе қоректендіру желісіне тікелей түсуі, жақын жердегі разрядтан кернеудің индукциялануы, индуктивті жүктемелердің коммутациясы және желідегі басқа өтпелі процестер себеп болады.

Зақым әрдайым бірден күйіп кеткен қорек блогы түрінде байқалмайды. Бір қуатты импульс оқшауламаны тесіп немесе электрониканы істен шығаруы мүмкін. Энергиясы төмендеу қайталанатын импульстер компоненттердің күйін біртіндеп нашарлатып, қорек блоктарының, контроллерлердің, жетектердің және автоматика құралдарының қызмет мерзімін қысқартады. Кәсіпорын үшін бұл аппаратты ауыстыру шығынымен ғана шектелмей, технологиялық процестің тоқтауына, байланыстың үзілуіне немесе басқару жүйесінің жалған істен шығуына әкелуі ықтимал.

УЗИП дәл осындай жылдам өтпелі процеске жауап береді. Қалыпты режимде оның қорғаныс элементінің кедергісі жоғары болып, қоректендіруге іс жүзінде әсер етпейді. Импульс кезінде кедергі күрт төмендейді: қорғаныс режимі мен тізбекке қарай импульстік ток потенциалдарды теңестіру және жерге тұйықтау жүйесіне не қайтадан ток көзіне бағытталады, ал қорғалатын өткізгіштер арасындағы кернеу шектеледі. Импульс аяқталған соң жарамды құрылғы бастапқы күйіне оралады.

УЗИП қандай міндеттерді атқармайды

Құрылғы атқаратын міндеттің шегін білу оның жұмыс қағидатын түсінуден кем емес. УЗИП өнеркәсіптік жиіліктегі кернеудің ұзақ уақыт жоғарылауын, бейтарап өткізгіштің үзілуін, артық жүктемені, қысқа тұйықталуды немесе дифференциалдық токты жоймайды. Бұл қауіптерге қарсы басқа қорғаныс шаралары қажет. Автоматтардың параметрлері мен оларды желімен үйлестіру автоматты ажыратқыштың сипаттамалары туралы мақалада, ал ВДТ мен АВДТ айырмашылығы УЗО және дифавтомат туралы материалда түсіндірілген.

УЗИП-ті ғимараттың толық найзағайдан қорғау жүйесінің орнына қолдануға да болмайды. Сыртқы найзағайдан қорғау, потенциалдарды теңестіру, жерге тұйықтау, экрандау, кабель жолдарын орналастыру, қорек және деректер желілерін қорғау біртұтас жүйе ретінде жұмыс істейді. IEC 62305-4:2024 құрылыстың ішіндегі электрлік және электрондық жүйелерді найзағайдың электромагниттік импульсінен қорғау шараларын дәл осындай жүйелік тұрғыдан қарастырады.

Күштік кірісте дұрыс таңдалған УЗИП әлсіз токты желілерді автоматты түрде қорғамайды. Импульс Ethernet, телефон желісі, антенна кабелі, датчик тізбегі немесе сыртқы басқару желісі арқылы келуі мүмкін. Мұндай тізбектерге олардың сигналына, жұмыс кернеуіне, жиілігіне және интерфейсіне сәйкес келетін құрылғылар қажет.

1, 2 және 3 түрлері әртүрлі міндет атқарады

УЗИП түрі құрылғының қандай сынақ әсеріне және көпсатылы жүйенің қай бөлігіне арналғанын көрсетеді. Бұл «нашардан жақсыға» қарай реттелген шкала да, өзара алмастырылатын үш номинал да емес.

• 1-түрдегі УЗИП қондырғы шекарасында найзағай тогының бір бөлігін бұру қажет болғанда қолданылады. Ол үшін 10/350 мкс сынақ импульсіне қатысты Iimp импульстік тогы маңызды. Мұндай аппарат әр нысанға міндетті емес: шешім найзағайдан қорғау жүйесіне, желінің енгізілу тәсіліне, тәуекелді бағалауға және жобалық талаптарға байланысты.
• 2-түрдегі УЗИП тарату желісіндегі индукцияланған және коммутациялық асқын кернеулерді шектейді. Ол 8/20 мкс импульс пішініндегі номиналды разряд тогы In және ең жоғары разряд тогы Imax арқылы сипатталады. Бұл бас және тарату қалқандарында жиі қолданылатын саты, бірақ 2-түрді кез келген жобаға автоматты түрде енгізуге болмайды.
• 3-түрдегі УЗИП сезімтал жүктемеге жақын жерде разрядтық қабілеті төменірек үйлестірілген соңғы саты ретінде қолданылады. Оның Up мәні түр нөмірінен шығарылмай, нақты өнім деректері мен оқшаулама үйлесімінің талаптары бойынша таңдалады. Мұндай құрылғы кіріс сатысына арналған энергияны қабылдамауға тиіс.

Мысалы, 1+2 түріндегі біріктірілген шешімдер де шығарылады. Мұндай белгі барлық параметр мен нақты қолдану сұлбасын тексеру қажеттігін жоймайды. КазСтандарттың қолданыстағы каталогында ГОСТ IEC 61643-11-2013 электр энергиясын таратудың төмен вольтты жүйелеріне қосылатын УЗИП стандарты ретінде көрсетілген. Ал халықаралық IEC 61643-11 стандарты 2025 жылы жаңартылып, қазір IEC 61643-01 жалпы талаптарымен бірге қолданылады. Қазақстандағы жобада қолданыстағы ұлттық құжатты, шарт талаптарын және жаңарақ халықаралық редакцияны ажыратып, олардың талаптарын негізсіз араластырмау керек.

Uc пен Up параметрлері бөлек таңдалмайды

Ең жоғары рұқсат етілетін ұзақ жұмыс кернеуі Uc — белгілі бір сұлбада УЗИП-ке тұрақты түрде берілуі мүмкін кернеу. Ол желінің номинал кернеуіне, қорғаныс элементтерін қосу тәсіліне және жерге тұйықтау жүйесіне сәйкес келуге тиіс. Uc тым төмен болса, жұмыс немесе уақытша асқын кернеу кезінде жылулық зақым қаупі өседі; ал шамадан тыс жоғары мән кернеуді шектеу деңгейін нашарлатуы мүмкін.

Кернеуден қорғау деңгейі Up стандартталған сынақ кезіндегі шектеуді сипаттайды. Up төмен болған сайын қорғалатын жабдық оқшауламасына түсетін электрлік жүктеме де азаяды, бірақ мәндерді бірдей жағдайда және бүкіл қондырғыны ескеріп қана салыстыруға болады. Импульстік ток өткенде аппараттағы кернеуге жалғау өткізгіштеріндегі кернеу түсуі қосылады. Сол себепті УЗИП-ке баратын және одан қайтатын өткізгіштердің ұзын болуы паспорттағы Up қолайлы көрінсе де, нақты қорғанысты едәуір нашарлатуы мүмкін.

Жобалаушы Up мәнін жабдықтың рұқсат етілетін импульстік кернеуімен және оқшаулама үйлесімімен салыстырады. Қалқан мен сезімтал жүктеменің арасы алыс болса немесе ғимаратта бірнеше тарату аймағы болса, келесі үйлестірілген саты қажет болуы мүмкін. Құрылғының орны, өткізгіштердің ұзындығы және қосылу тәсілі жоба мен өндіруші нұсқаулығына сай белгіленеді; тек бір Up мәнін таңдаумен шектелуге болмайды.

In, Imax және Iimp әртүрлі сынақты сипаттайды

1 және 2 түрлеріне арналған In номиналды разряд тогы 8/20 мкс импульсімен беріледі және стандартталған сынақ жағдайында УЗИП-тің қайталанатын әсерлерге төзімділігіне қатысты. Imax ең жоғары разряд тогы 2-түр үшін 8/20 мкс шекті әсерді сипаттайды. 1-түрге арналған Iimp импульстік тогы заряды мен энергиясы мүлде басқа 10/350 мкс пішінімен тексеріледі.

Килоампер санын индекссіз және импульс пішінінсіз салыстырудың мәні жоқ. 20 кА In, 40 кА Imax және 12,5 кА Iimp бір көрсеткіштің үш нұсқасы емес. Спецификацияда параметр құрылғының түрімен, сынақ сыныбымен және қорғаныс режимімен бірге толық жазылады. Бұл жобадағы аппаратқа сырттай ұқсайтын, бірақ қажетті әсерге есептелмеген өнімді сатып алу қаупін азайтады.

Ток номиналының үлкен болуы қорғанысты өздігінен жақсартпайды. Ол қолайлы Up, дұрыс Uc, болжамды уақытша асқын кернеулер, қысқа тұйықталу тогы және үйлестіру шарттарымен сәйкес келуі керек. Осы параметрлердің бірі үйлеспесе, килоампер қоры қатені түземейді.

Жерге тұйықтау жүйесі қорғаныс конфигурациясын анықтайды

TN, TT және IT жүйелерінде қалыпты және авариялық режимдердегі жұмыс өткізгіштері, бейтарап өткізгіш пен қорғаныс өткізгіші арасындағы кернеулер әртүрлі. Сондықтан полюстер мен қорғаныс модульдерінің санын, қорғаныс режимдерін және рұқсат етілетін Uc мәнін басқа қалқанның фотосуретіне қарап таңдауға болмайды. Конфигурация қатесі кейбір өткізгіштерді қажетті шектеусіз қалдыруы немесе уақытша асқын кернеу кезінде УЗИП-ке жол берілмейтін жүктеме түсіруі мүмкін.

TOV деп белгіленетін өнеркәсіптік жиіліктегі уақытша асқын кернеу кезіндегі құрылғы әрекеті де бөлек тексеріледі. Мұндай кернеу импульске қарағанда әлдеқайда ұзаққа созылып, желідегі зақыммен байланысты болуы мүмкін. УЗИП көзделген режимге төзуге немесе стандарт пен өндіруші деректеріне сәйкес қауіпсіз ажырауға тиіс. Сондықтан жобалық позицияны Imax мәні бірдей, бірақ Uc пен TOV сипаттамасы басқа өніммен алмастыруға болмайды.

УЗИП қысқа тұйықталудан қорғаныспен үйлестіріледі

Қайталанған импульстік әсерлерден кейін немесе қызмет мерзімі біткенде қорғаныс элементі авариялық күйге өтуі мүмкін. УЗИП ішінде ажыратқыш қолданылғанымен, жобада құрылғы орнатылатын нүктедегі болжамды қысқа тұйықталу тогы және қажет болса сыртқы қорғаныс аппараты ескеріледі. Автомат немесе сақтандырғыш шамалап емес, УЗИП-тің нақты сериясына, кернеуге және қолжетімді қысқа тұйықталу тогына арналған өндірушінің үйлестіру кестесі бойынша таңдалады.

Бұл жерде бір-біріне қарама-қарсы екі қате кездеседі. Сыртқы қорғаныстың тым үлкен номиналы өндіруші растаған шарттарды қамтамасыз етпеуі мүмкін. Ал тым кішісі УЗИП бұруға тиіс импульс кезінде ажырап қалуы ықтимал. Екі жағдайда да қалқанда аппараттың бар болуы жүйенің жұмысқа қабілетті екенін білдірмейді.

УЗИП сатылары да өзара үйлестіріледі. Кіріс құрылғысы энергиясы жоғары әсерді қабылдайды, ал келесі саты жүктемедегі қалдық асқын кернеуді төмендетеді. Үйлестіру үшін өндіруші деректері, кабель желісінің параметрлері немесе арнайы үйлестіру элементі қолданылады. Түрлері әртүрлі екі аппаратты бірінен кейін бірін орналастыру олардың үйлескенін әлі дәлелдемейді.

Индикация құрылғы күйін көрсетеді, бірақ регламент қажет

Көптеген модульдік УЗИП-те күйдің көрнекі индикаторы және ауыстырылатын қорғаныс модулі бар; диспетчерлеу үшін қашықтан сигнал беру контактісі қарастырылуы мүмкін. Индикацияның түсі мен логикасы серияға байланысты, сондықтан оны «жасыл түс — жұмыс істеп тұр» деген әмбебап сөйлеммен сипаттауға болмайды. Нысанның пайдалану нұсқаулығы нақты өнімнің құжаттамасына сілтеме жасауы керек.

УЗИП-ті қарап тексеру, әсіресе найзағайдан немесе тіркелген авариялық оқиғадан кейін, қызмет көрсету регламентіне енгізіледі. Индикатордың өзгеруі, қашықтан сигнал беру контактісінің сигналы, қатты қызу белгілері немесе байланысты қорғаныстың іске қосылуы білікті персоналдың тексеруін талап етеді. Себебін анықтамай модульді ауыстыру жерге тұйықтаудың, сыртқы қорғаныстың және басқа сатылардың жарамдылығын растамайды.

Жоба мен спецификацияға не жазылады

Тексеруге болатын УЗИП позициясы сауда атауынан әлдеқайда көп деректі қамтиды. Кемінде мыналар белгіленеді:

• сатының мақсаты және 1, 2, 3 түрі немесе біріктірілген түрі;
• желі жүйесі, номинал кернеу және қорғаныс режимдерінің конфигурациясы;
• Uc және уақытша асқын кернеудің рұқсат етілетін TOV сипаттамалары;
• Up және жабдықтың импульстік төзімділігімен талап етілетін үйлесім;
• 2-түр үшін In мен Imax, 1-түр үшін Iimp, импульс пішімімен бірге;
• рұқсат етілетін қысқа тұйықталу тогы және үйлестірілген сыртқы қорғаныс аппараты;
• басқа УЗИП-пен үйлестіру, жалғау ұзындықтары және орналастыру деректері;
• орындалуы, күй сигнализациясы, модульдерді ауыстыру мүмкіндігі және қоршаған орта шарттары;
• өнім стандарты және өндірушінің нақты құжаттамасы.

IEC 61643-12:2020 УЗИП-ті таңдау, қолдану, орналастыру және үйлестіруді өзара байланысты міндеттер ретінде қарастырады. Бұл жобаны тексеруге ыңғайлы тәсіл: аппарат бір желілік сұлбада жай ғана көрсетіліп қоймай, қауіпке, желіге, орнатылатын орынға және көршілес құрылғыларға сәйкес болуы қажет.

Білікті ұйым жұмысты модуль санына қарап корпус таңдаудан емес, тәуекел мен бастапқы деректерді бағалаудан бастайды. Бірлестікте қандай өңірлер мен бағыттар қамтылғанын АЭМК қатысушыларының парақшасынан көруге болады. Кәсіби тәжірибе алмасуға және салалық бастамаларға қатысқысы келетін электр монтаждау және жобалау компаниялары АЭМК-ке кіруге өтінім бере алады.