Защита линии от импульсных перенапряжений

Когда говорят про импульсные перенапряжения, многие сразу думают о грозах — мол, молниезащита и всё дело. Но на практике куда чаще проблемы возникают от коммутационных процессов в самой сети. Вот на этом часто прокалываются, особенно когда пытаются сэкономить на УЗИП для слаботочных линий.

Что на самом деле убиет оборудование

Помню случай на одном из объектов в Новосибирске — после замены трансформатора на подстанции в полукилометре начало сыпаться измерительное оборудование. Сначала грешили на качество монтажа, пока не засекли остаточные импульсы до 2.5 кВ в цепи 220В. Оказалось, старые варисторные модули в щитовой просто не успевали отрабатывать фронт 1.2/50 мкс.

Тут важно понимать разницу между защитой от импульсных перенапряжений для силовых цепей и для слаботочки. В силовых линиях обычно ставят трёхступенчатую защиту — классы B+C+D. Но для Ethernet или контрольно-измерительных линий многие забывают, что нужны специализированные устройства с ёмкостной развязкой.

Кстати, именно после того случая мы начали сотрудничать с ООО Юэцин Сутун Электрооборудование — у них как раз есть линейка УЗИП для промышленной автоматики, которая нормально работает с фронтами до 0.8 мкс.

Ошибки при выборе координации защит

Самая распространённая ошибка — когда ставят устройства разных производителей без проверки координации. Видел как-то объект, где между ABB и Dehn проскакивали импульсы, которые должны были гаситься. Пришлось пересобирать всю схему.

Сейчас всегда требую полные расчёты координации, особенно для линий с длиной более 10 метров между УЗИП. Импеданс кабеля ведь вносит коррективы — где-то нужно ставить дополнительную индуктивность, где-то наоборот, уменьшать расстояние.

Кстати, на сайте https://www.sutong.ru есть довольно удобный калькулятор для предварительных расчётов — мы его иногда используем для быстрой оценки перед детальным проектированием.

Особенности для разных типов линий

Со слаботочными линиями вообще отдельная история. Например, для витой пары категории 6А многие забывают про ёмкостную связь между парами — из-за этого может возникать перекрёстная наводка при импульсных воздействиях.

Для RS-485 вообще рекомендую всегда ставить защиту на обоих концах линии, даже если длина небольшая. Помогал разбираться с одним заводом — там постоянно горели преобразователи интерфейса. Оказалось, проблема в наведённых импульсах от силовых кабелей, проложенных параллельно в одном лотке.

В таких случаях хорошо себя показывают комбинированные устройства — те же УЗИП от Сутун с дополнительными LC-фильтрами. Хотя для критичных объектов иногда приходится делать экранированные трассы с заземлением через каждые 15 метров.

Монтажные тонкости

Часто вижу, как монтажники пренебрегают длиной проводников от УЗИП до шины заземления. А ведь каждый лишний сантиметр — это дополнительная индуктивность, которая ухудшает скорость срабатывания.

Идеально — когда защитное устройство стоит непосредственно на DIN-рейке рядом с автоматикой, а провод заземления не длиннее 25-30 см. Но на практике это не всегда получается, особенно в тесных шкафах.

Ещё момент — многие забывают про температурный режим. Варисторы при частых срабатываниях греются, и если в шкафу плохая вентиляция — ресурс резко падает. Как-то пришлось заменять блок защиты каждые полгода, пока не догадались поставить температурные датчики.

Из практики диагностики

Самый показательный случай был на насосной станции — там постоянно выходили из строя частотные преобразователи. Стандартные измерения ничего не показывали, пока не поставили регистратор перенапряжений на неделю.

Оказалось, проблема в работе компенсаторов реактивной мощности — при их переключении возникали короткие импульсы до 4 кВ. Стандартные УЗИП просто не успевали среагировать — пришлось ставить быстродействующие устройства на основе газонаполненных разрядников.

После этого случая всегда рекомендую заказчикам не экономить на мониторинге — лучше сразу поставить систему регистрации перенапряжений, чем потом менять сгоревшее оборудование.

Про заземление и не только

Многие думают, что если сделано хорошее заземление — то и защита от перенапряжений будет работать идеально. На самом деле, правильное заземление — необходимое, но недостаточное условие.

Видел объекты, где сопротивление заземления было менее 0.5 Ом, но оборудование всё равно выходило из строя. Причина — в несогласованности волновых сопротивлений линии и защитного устройства.

Особенно критично это для высокочастотных линий — там иногда приходится дополнительно ставить согласующие трансформаторы. Кстати, в ассортименте ООО Юэцин Сутун Электрооборудование есть такие решения для специфичных применений.

Вместо заключения

За годы работы понял главное — универсальных решений не существует. Каждый объект требует индивидуального подхода и тщательного анализа всех факторов. И экономия на качественной защите всегда выходит боком.

Сейчас при проектировании всегда закладываю 15-20% бюджета именно на системы защиты — и никогда об этом не жалел. Лучше перестраховаться, чем потом разбираться с последствиями.

Да, и ещё — никогда не верьте тем, кто говорит что можно обойтись только базовой защитой. Реальная практика всегда сложнее любых теоретических выкладок.