Пока гром не грянул…

Молниезащита жилых зданий обычно становится предметом пристального внимания тогда, когда грозовые разряды уже оказали свое разрушительное действие. Подсчитывая убытки, собственники жилья горько сетуют на невозможность предотвращения подобных ситуаций, на отсутствие эффективных средств защиты от грозы. Между тем проблема защиты от грозовых разрядов уже давно имеет решение.

Во внутренних сетях зданий напряжением 380/220 В во время грозы могут появляться импульсы напряжения величиной до 10 кВ. Они воздействуют на элементы электронных и радиоэлектронных приборов, на их изоляцию, вызывают сбои в их работе, повреждения, провоцируют возгорание. Поэтому необходимо использовать специальные защитные устройства, ограничивающие воздействия молнии на оборудование электроустановок зданий. Они устанавливаются на вводе питающей сети в квартиру или частный дом, а также на вводе других сооружений с электрооборудованием. Речь идет об ограничителях импульсных перенапряжений. Обязательность их применения для защиты электрооборудования жилых зданий, питающегося от воздушных линий, предусмотрена Правилами устройства электроустановок (ПУЭ). Ограничители при нормальном режиме работы питающей сети практически не пропускают ток, но при импульсе напряжения, возникающем от разряда молнии, резко увеличивают свою проводимость и пропускают через себя разрядный ток, ограничивая тем самым импульсные перенапряжения в защищаемой цепи.

В качестве расчетной величины принимают пиковое значение тока молнии от 100 до 200 кА в зависимости от требуемого уровня защиты. Но при выборе ограничителя целесообразно учитывать только ту часть тока молнии, которая может протекать через него. Так, при попадании молнии с током 100 кА в четырехпроводную воздушную линию величина тока, протекающего в каждом проводе, составит не более 12,5 кА (100:8), а с учетом стекания части тока молнии прямо на землю ток в проводе будет еще меньше. Такая же молния, попав в молниеприемник здания с металлической водопроводной и газовой трубами, при питании от четырехпроводной сети, создаст в каждом проводнике кабеля ток не более 4,2 кА. Это позволяет применять для защиты от грозовых перенапряжений в сетях 3-750 кВ вентильные разрядники с номинальным разрядным током 5-10 кА, а в сетях 380/220 В - с током 3-5 кА. Стандарты, касающиеся применения ограничителей импульсных перенапряжений, предлагают использовать ограничители с номинальным разрядным током не менее 5 кА, так как мировой опыт свидетельствует, что при вторичных воздействиях молнии и в большинстве случаев ее прямого попадания пиковое значение импульса тока на вводе в жилой дом обычно не превышает 3 кА.

Расчеты показывают, что даже в районах с наибольшей для России среднегодовой продолжительностью гроз поражение молнией малоэтажного жилого здания и ответвления питающей его сети может происходить не чаще одного раза в 12 лет. При этом с вероятностью 50% ток молнии не будет превышать 30-35 кА. Так как ток молнии превышает 100 кА всего в 1-2% всех случаев, то поражение рассматриваемого здания молнией с таким током возможно раз в 600-1000 лет. Значит, за 100 лет - срок службы здания - может произойти не более 3-5 поражений молнией с током до 35 кА, 2-4 поражений с током от 35 до 100 кА и не произойти ни одного поражения с током более 100 кА. Приведенная оценка вероятности поражения молнией малоэтажного здания не исключает того, что ток молнии может иметь значение 100-200 кА или выше. Но и тогда установка на вводе в здание ограничителей типа ОИН1-10-275 «Энергомера» с номинальным током 5 кА не будет бесполезной. Ограничитель пропустит через себя свою долю разрядного тока и при возможном разрушении выполнит функцию предохранителя. Даже если подобное повреждение ограничителя будет происходить один раз в 15-20 лет, этот срок совпадает со средним сроком службы электрооборудования жилых зданий и не приведет к увеличению затрат на его содержание.

Ограничители типа ОИН1-10-275 «Энергомера» выдерживают без повреждений длительно приложенное напряжение 380 В, испытаны при воздействии импульсов от генератора комбинированной волны с напряжением 10 кВ (1,2/50 мкс) и с током короткого замыкания 5 кА (8/20 мкс). Они ограничивают напряжение на уровне не выше 1,5 кВ, что допустимо как для электрооборудования жилых зданий, так и для специального оборудования. Применение ограничителей типа ОИН позволяет обеспечить молниезащиту при приемлемом сочетании «цена - качество».

В соответствии со стандартами РФ и МЭК воздействие импульсов напряжения до 6 кВ должны выдерживать некоторые устройства, устанавливаемые на вводе в квартиру - электросчетчики, устройства защитного отключения (УЗО). Для этого в УЗО и электросчетчиках используют элементы, которые ограничивают импульсные перенапряжения, обеспечивая защиту внутренних цепей этих изделий. Однако специалисты Концерна «Энергомера» пошли еще дальше. Впервые в мировой практике в многофункциональные устройства защитного отключения типа УЗО-ВАД2 «Энергомера» встроена защита от импульсных перенапряжений не только для внутренних цепей, но и для подключенного к УЗО электрооборудования. Дополнительная молниезащита осуществляется при минимальных затратах, без увеличения габаритов и дополнительных монтажных работ.

Устройства типа УЗО-ВАД2 «Энергомера» испытаны и как автоматические выключатели, управляемые дифференциальным током, со встроенной защитой от сверхтоков, и как устройства для защиты от импульсных перенапряжений. Они не производят нежелательных отключений при воздействии импульсов от генератора комбинированной волны с напряжением 6 кВ и с током короткого замыкания 3 кА. УЗО-ВАД2 ограничивают импульсное напряжение на уровне не выше 1,5 кВ между фазным и нулевым рабочим проводниками, выдерживают без повреждений длительно приложенное напряжение 380 В. Однофазные УЗО-ВАД2 «Энергомера» могут быть выполнены также с защитой от повышения напряжения выше 264 В, что позволяет автоматически отключать защищаемое электрооборудование при недопустимо высоком временном перенапряжении, появляющемся при некоторых неисправностях в питающей сети.

Обычно в электроустановках зданий применяют УЗО общего типа, которые реагируют на ток утечки (точнее, на дифференциальный ток, возникающий при появлении тока на землю) без выдержки времени с номинальным отключающим дифференциальным током, не превышающем 30 мА. Они служат для дополнительной защиты от прямого прикосновения. Но на вводе электроустановки целесообразно устанавливать УЗО типа S, срабатывающие с выдержкой времени, с номинальным отключающим дифференциальным током не менее 100 мА. Такие УЗО, называемые селективными, обладают повышенной устойчивостью к нежелательным срабатываниям, предотвращают отключения электроэнергии при появлении кратковременных токов на землю, повышая комфортность проживания. Использование УЗО типа S и ограничителей импульсных перенапряжений на вводе электроустановки, а также УЗО общего типа в групповых цепях розеточных и других линий обеспечивает высокий уровень электрической и пожарной безопасности электроустановок зданий, увеличивает надежность системы электроснабжения.