Типы промышленных устройств защиты от перенапряжений и стратегии ступенчатой защиты

31/10/2025

В этой статье систематически будут представлены типы, методы классификации и способы построения эффективной системы дифференцированной защиты. промышленные сетевые фильтры (SPD).

Классификация по техническому принципу и пропускной способности

Это основной метод классификации УЗИП, который напрямую определяет сценарии их применения и уровни защиты и обычно основан на международных стандартах, таких как IEC 61643.

Тип 1 (Тип 1/T1): Энергетический разряд

Технический принцип: Устройства защиты от перенапряжения типа 1 в качестве основного компонента обычно используется искровой разрядник. Его основной характеристикой является способность к разряду высокого импульсного тока.

Возможность разряда: Способен выдерживать и отпускать прямые удары молнии или частичный ток молнии (имитируя форму волны 10/350 мкс); испытательные токи обычно могут достигать десятков килоампер.

Сценарии приложения: Устанавливается в первую очередь на входе в главный распределительный шкаф здания (ГРЩ) в качестве устройства первичной защиты для отвода тока молнии от внешних линий (например, линий электропередачи).

Тип 2 (Тип 2/T2): Ограничитель напряжения

Технический принцип: Основным компонентом является варистор (MOV). При нормальном напряжении MOV проявляет высокое сопротивление; при возникновении импульсного перенапряжения его сопротивление резко падает, минуя ток и фиксируя напряжение на безопасном уровне.

Разрядная емкость: Устройства защиты от перенапряжения типа 2 Используется для разрядки ударов молнии и рабочих перенапряжений (имитирует форму волны 8/20 мкс), с разрядной способностью обычно от нескольких тысяч до десятков тысяч ампер.

Сценарии применения: Устанавливается после главного распределительного шкафа в распределительном шкафу (распределительном щите, SDB) или перед шкафом управления важным оборудованием, служит в качестве вторичной защиты для обеспечения защиты большинства электрооборудования.

Тип 3 (Тип 3/T3): Расширенная защита

Технический принцип: Обычно используются более тонкие MOV, газоразрядные трубки или TVS-диоды, что приводит к чрезвычайно быстрому отклику и более низкому остаточному напряжению (уровню защиты).

Разрядная емкость: Разрядная емкость относительно невелика и в основном используется для дальнейшего подавления остаточного перенапряжения.

Сценарии приложения: Устройства защиты от перенапряжения типа 3 устанавливается очень близко к защищаемому оборудованию, например, в розетке оборудования или на панели розеток, для обеспечения надежной защиты. Обычно его необходимо использовать вместе с УЗИП типа 2, и его нельзя установить отдельно.

Комбинированный источник питания (Тип 1+2): интегрированное решение

Технический принцип: Это устройство объединяет искровой разрядник типа 1 и варистор типа 2, что обеспечивает преимущества высокой разрядной способности и низкого уровня защиты.

Сценарии приложения: Комбинированные устройства защиты от перенапряжения УЗИП (Тип 1+2) подходит для применений с ограниченным пространством или требующих упрощенной конструкции. Его можно установить непосредственно в главном распределительном шкафу на входе в здание, обеспечивая комбинированную защиту первого и второго уровня.

Расширенная классификация промышленных устройств защиты от перенапряжений

Помимо основных типов технологий, промышленные УЗИП также можно классифицировать по другим параметрам.

Классификация по типу источника питания

Источник питания переменного тока SPD: используется для защиты систем электропитания переменного тока, таких как промышленные электросети 380 В/220 В.

Источник питания постоянного тока SPD: используется для защиты систем питания постоянного тока, таких как фотоэлектрические системы производства электроэнергии, приводы двигателей постоянного тока и источники питания базовых станций связи.

УЗИП переменного тока и УЗИП постоянного тока

Особенность	Питание переменного тока	УЗИП постоянного тока
Основное приложение	Главные электрические панели, подпанели, ответвленные цепи в домах, офисах и промышленных объектах.	Солнечные фотоэлектрические батареи, системы хранения аккумуляторов, зарядные станции для электромобилей, телекоммуникации, автомобильный, морской и общественный транспорт.
Системное напряжение	Соответствует стандартному напряжению переменного тока (например, 120 В, 230 В, 400 В, 480 В).	Сильно переменное (например, 12 В, 24 В, 48 В для батарей; от 600 В до 1500 В для солнечных батарей).
Текущее поведение	Переменный ток. Напряжение пересекает ноль 100 или 120 раз в секунду. Это помогает погасить электрическую дугу.	Постоянный ток. Напряжение постоянно и не пересекает ноль. Это делает дуга гораздо более продолжительная и опасная.
Ключевая задача дизайна	Управление переходными перенапряжениями. Переход переменного тока через ноль естественным образом помогает прервать следящий ток.	Подавление дуги. Основная задача состоит в том, чтобы безопасно погасить “сопутствующий ток” от источника постоянного тока после скачка напряжения без возгорания УЗИП.
Внутренние технологии и компоненты	В основном использует Металлооксидные варисторы (MOV) а иногда и газоразрядные трубки (ГДТ). Дизайн относительно прост.	Использует более надежные МОВы со специальными дугогасительными камерами/наполнителями. Большая зависимость от ГДЦ специально разработан для постоянного тока, который может безопасно выдерживать постоянное напряжение постоянного тока без утечек.
Номинальное напряжение (Uc)	Рассчитан на непрерывную работу при стандартных среднеквадратичных напряжениях переменного тока (например, 275 В, 320 В, 440 В).	Рассчитан на непрерывную работу при определенном напряжении системы постоянного тока (например, 1000 В постоянного тока, 1500 В постоянного тока).
Отключение и безопасность	Часто включает в себя терморазъединители для безопасного выхода из строя MOV, который вышел из строя из-за многочисленных скачков напряжения.	Критический и более надежный. Требуются усовершенствованные механизмы отказа для безопасного физического отключения УЗИП от источника постоянного тока, поскольку устойчивая дуга постоянного тока представляет собой серьезную опасность пожара.
Стандарты сертификации	UL 1449 (Северная Америка), IEC 61643-11 (международный).	UL 1449 (для конкретных применений постоянного тока), IEC 61643-11, UL 497B и специальные стандарты для фотоэлектрических систем, такие как IEC 62548.

Классификация по типу сигнала

Промышленные помещения содержат не только линии электропередачи, но также многочисленные линии сигнализации и управления. Сигнальные УЗИП специально разработаны для защиты таких низковольтных линий, как:

● Сеть/Ethernet SPD.

● SPD последовательного порта RS-232/485/422.

● Аналоговый/цифровой ввод/вывод SPD.

● Коаксиальный кабель SPD (используется для видеонаблюдения, антенн и т.п.)

Классификация по конструкции крепления

Подключаемые устройства защиты от перенапряжения

Он выглядит как адаптер и подключается непосредственно к сетевой розетке. Он в основном используется для защиты одного устройства и относится к типу 3.

Модульные устройства защиты от перенапряжения

Стандартная модульная конструкция позволяет монтировать его на DIN-рейку в распределительном шкафу, как автоматический выключатель. Это наиболее распространенная форма в промышленности, облегчающая установку, замену и контроль состояния (через контакты удаленной сигнализации). Тип 1 и Тип 2 в основном относятся к этому типу.

Устройства защиты от перенапряжения коробчатого типа

Модули УЗИП, предохранители или автоматические выключатели интегрированы в единый защитный корпус, который обычно используется в коробках для наружного или полевого оборудования.

Как построить многоуровневую (ступенчатую) систему защиты?

Один SPD не может обеспечить идеальную защиту, поэтому требуется многоуровневая (или ступенчатая) стратегия защиты.

Принцип многоуровневой защиты

Основная концепция ступенчатой защиты — “поэтапный разряд и послойное зажимание”.”

Уровень 1 (Тип 1/Тип 1+2): На главной входящей линии он поглощает и разряжает большую часть мощной импульсной энергии, ограничивая перенапряжения в несколько киловольт до более низкого уровня (например, 1500–2500 В).

Уровень 2 (Тип 2): На распределительном щите он дополнительно разряжает остаточные перенапряжения, преодолевшие уровень 1, и фиксирует напряжение до более безопасного уровня (например, 1000–1500 В).

Уровень 3 (Тип 3): На входной стороне оборудования он обеспечивает окончательное подавление незначительных остаточных выбросов, обеспечивая минимально возможное остаточное напряжение (обычно ниже 1000 В), обеспечивая абсолютную безопасность портов прецизионного оборудования.

Между каждым уровнем УЗИП необходимо поддерживать определенное расстояние (обычно рекомендуется составлять более 10 метров), чтобы использовать полное сопротивление линии для координации энергии. Если расстояние недостаточно, необходимы компоненты развязки (такие как специальные развязывающие индукторы или соответствующие предохранители/автоматические выключатели), чтобы гарантировать, что каждый уровень УЗИП работает в скоординированной последовательности.

Пример конфигурации Spd в типичных промышленных сценариях

Сценарий: Центр управления автоматизированной производственной линией

Главное распределительное помещение (MDB): установите УЗИП типа 1+2 для защиты электропитания всего здания.

Шкаф управления производственной линией (SDB): установите УЗИП типа 2 для защиты электропитания основных блоков управления, таких как ПЛК и преобразователи частоты.

Передняя панель модуля ввода-вывода ПЛК: установите сигнальные УЗИП на линии управляющего сигнала (например, 24 В постоянного тока).

Рабочая станция инженера: используйте розетки SPD типа 3 для защиты компьютера и программатора.

Сетевой коммутатор мастерской: установите Ethernet SPD на сетевые порты.

Часто задаваемые вопросы

Как выбрать подходящий тип УЗИП в зависимости от условий объекта?

Шаг 1: Определите место установки. Выберите T1 или T1+2 для шкафа основной входящей линии; Т2 для распределительного шкафа; и T3 для внешнего интерфейса оборудования.

Шаг 2: Проверьте ключевые параметры. Максимальное непрерывное рабочее напряжение (Uc) должно быть выше, чем самое высокое напряжение, которое может возникнуть в местной электросети; номинальный ток разряда (In) и максимальный ток разряда (Imax) должны соответствовать требованиям уровня молниезащиты (LPL) места установки; уровень защиты по напряжению (Up) должен быть ниже значения выдерживаемого напряжения защищаемого оборудования.

Шаг 3. Учитывайте другие факторы, такие как система электропитания (переменный/постоянный ток), метод установки (модульный/коробочный), индикация состояния и требования к функции удаленной сигнализации.

Ежедневный осмотр и обслуживание промышленного СПД

Регулярный визуальный осмотр: проверяйте УЗИП на наличие физических повреждений, таких как трещины или следы подгорания.

Наблюдайте за индикатором состояния: большинство УЗИП имеют индикатор с цветным окном (зеленый/красный). Зеленый цвет указывает на нормальную работу, а красный указывает на неисправность, требующую немедленной замены.

Ведите журнал технического обслуживания: записывайте дату установки, дату первоначальной проверки и подробности последующей проверки. Даже в нормальном состоянии УЗИП имеют ограниченный срок службы; рекомендуется периодически проверять или заменять их (например, каждые 3–5 лет) или после значительного скачка напряжения.

Профессиональное тестирование: используйте специальные инструменты для измерения тока утечки варистора и оценки снижения производительности.

Могут ли устройства защиты от перенапряжения предотвратить срабатывание автоматических выключателей?

Основная функция УЗИП — предотвратить повреждение оборудования из-за перенапряжения, а не предотвратить срабатывание автоматических выключателей.

Заключение

Понимая технические принципы и сценарии применения различных типов промышленных устройств защиты от перенапряжений (УЗИП) (т1, т2, т3), и сочетая их с комплексной защитой силовых и сигнальных линий, мы можем построить эффективную иерархическую (ступенчатую) систему защиты.

Предыдущий Устройство защиты от перенапряжения VS Устройство защиты от перенапряжения VS Ограничитель перенапряжения

Следующий Устройство защиты от перенапряжения типа 1 и УЗИП типа 2

последние новости