Как выбрать УЗИП для промышленного шкафа управления

ТЕХНИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО | ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ

Практическое руководство по выбору УЗИП для промышленного шкафа управления с учетом напряжения сети, системы заземления, места установки, типа УЗИП, параметров Uc, Up, In и Imax, резервной защиты и требований к мониторингу.

Для защиты чувствительных ПЛК, приводов, источников питания и коммуникационного оборудования в промышленных шкафах управления требуется согласованная система защиты от импульсных перенапряжений.

В промышленных шкафах управления установлены чувствительные и дорогостоящие компоненты: программируемые логические контроллеры (ПЛК), частотные преобразователи, модули связи, датчики, промышленные источники питания и устройства мониторинга. Эти компоненты могут подвергаться воздействию переходных перенапряжений, вызванных косвенными ударами молнии, коммутациями в сети, работой электродвигателей, контакторов, реле и других индуктивных нагрузок.

Правильно выбранная система защиты от перенапряжений для промышленной автоматизации отводит импульсный ток в систему защитного заземления и уравнивания потенциалов, одновременно ограничивая напряжение, воздействующее на оборудование ниже по цепи. УЗИП следует выбирать как часть общей системы электрической защиты, а не как отдельный аксессуар.

Выбор не сводится к соответствию номинальному напряжению сети. Необходимо также учитывать место установки, систему заземления, класс УЗИП, максимальное длительное рабочее напряжение, уровень напряжения защиты, допустимый импульсный ток, резервную защиту, длину соединительных проводников и координацию с вышестоящими и нижестоящими защитными устройствами.

Почему промышленным шкафам управления необходима защита от импульсных перенапряжений

Системам автоматизации необходимы стабильное питание, непрерывная связь и точные управляющие сигналы. Даже кратковременный импульс может вызвать сбой входов ПЛК, повредить источник питания цепей управления, привести к ошибкам связи или сократить срок службы электронных компонентов.

Автоматические выключатели и предохранители предназначены главным образом для защиты от сверхтока и короткого замыкания. Они не заменяют УЗИП, поскольку переходное перенапряжение нарастает и спадает значительно быстрее, чем срабатывает обычная токовая защита.

Во время импульса УЗИП переходит из высокоомного состояния в проводящее, помогая отвести импульсный ток и ограничить перенапряжение на оборудовании ниже по цепи.

Порядок выбора УЗИП для промышленного шкафа управления

Общие принципы выбора, работы, размещения и координации УЗИП приведены в стандарте IEC 61643-12:2020. Окончательный проект также должен соответствовать действующим местным электротехническим нормам, требованиям проекта и технической документации производителя.

Порядок выбора УЗИП для промышленного шкафа управления

1. Уточните напряжение системы электроснабжения

Сначала уточните фактическую электрическую систему, подключенную к шкафу управления. Зафиксируйте номинальное линейное и фазное напряжение, частоту, однофазное или трехфазное исполнение питания и наличие нейтрального проводника.

Максимальное длительное рабочее напряжение Uc УЗИП должно соответствовать напряжению, постоянно приложенному в каждом режиме защиты. Неподходящее значение Uc может привести к преждевременному старению, нежелательному срабатыванию или недостаточной защите.

Для более полного предварительного подбора используйте руководство CRESIN Руководство по выбору УЗИП.

2. Определите систему заземления

Система заземления влияет на схему УЗИП и требуемые режимы защиты. К распространенным низковольтным системам относятся TN-S, TN-C, TN-C-S, TT и IT.

Наличие трехфазной сети не означает, что во всех проектах применяется одна и та же схема УЗИП. Проектировщик должен учитывать наличие нейтрали, взаимное расположение нейтрали и защитного проводника, а также необходимость защиты между L-PE, L-N и N-PE.

Требования к системам заземления, защитным проводникам и проводникам защитного уравнивания потенциалов рассмотрены в стандарте IEC 60364-5-54:2011+A1:2021.

3. Выберите правильный тип УЗИП

Класс УЗИП определяется прежде всего местом установки и ожидаемой импульсной нагрузкой в этой точке.

Типовая согласованная установка УЗИП от ввода объекта до чувствительного конечного оборудования.

Во многих внутренних шкафах УЗИП типа 2 является основной локальной ступенью защиты. Однако обычно его следует координировать с защитой, установленной на главном и распределительном уровнях. См. решение CRESIN по защите систем распределения электроэнергии от перенапряжений для примера многоступенчатого применения.

4. Проверьте Uc и Up

Uc — максимальное действующее напряжение, которое можно длительно прикладывать к УЗИП при заданных условиях. Оно должно учитывать нормальное напряжение сети и ожидаемые отклонения, оставаясь совместимым с требуемым уровнем защиты.

Up — уровень напряжения защиты, измеренный при заданных условиях испытаний. Выбранное значение Up должно быть ниже импульсной стойкости защищаемого оборудования. Фактическое напряжение на оборудовании может быть выше заявленного Up УЗИП, поскольку соединительные проводники создают дополнительное индуктивное напряжение во время импульса.

5. Оцените In и Imax

In— номинальный разрядный ток УЗИП типа 2, характеризующий способность многократно пропускать разрядный ток при стандартной форме импульса 8/20 мкс.

Imax — максимальный разрядный ток, который УЗИП типа 2 способен однократно выдержать при заданных условиях испытаний.

Большее значение Imax само по себе не доказывает, что одно УЗИП лучше подходит для проекта. Следует совместно оценивать Uc, Up, In, Imax, режим защиты, конфигурацию сети, место установки и резервную защиту.

6. Уточните число полюсов и схему режимов защиты

Таблица предназначена для предварительного выбора и не заменяет анализ однолинейной схемы проекта и инструкции по монтажу выбранного УЗИП.

7. Проверьте резервную защиту от сверхтока

Для УЗИП может потребоваться вышестоящий предохранитель, автоматический выключатель MCB или MCCB либо специальное устройство резервной защиты УЗИП. Выбор зависит от максимально допустимой резервной защиты УЗИП, существующего вышестоящего защитного аппарата и ожидаемого тока короткого замыкания в точке установки.

Не выбирайте резервный аппарат только по току нагрузки шкафа управления. Проверьте данные по координации в техническом паспорте УЗИП.

8. Проверьте требования к мониторингу и обслуживанию

Для ответственных производственных линий и удаленных объектов полезны визуальная индикация состояния, сменные модули, контакты дистанционной сигнализации и интеграция с системой аварийной сигнализации. Эти функции позволяют обслуживающему персоналу выявить деградировавший модуль до отказа, вызванного перенапряжением.

Монтажные решения, влияющие на эффективность защиты

Делайте проводники короткими и прямыми

Проводники между фазами, нейтралью, УЗИП и шиной защитного заземления должны быть максимально короткими и прямыми. Длинные проводники, петли кабеля и резкие изгибы увеличивают индуктивное напряжение во время импульса и могут снизить фактическую защиту оборудования ниже по цепи.

Сравнение длинных петлевых проводников УЗИП с короткими прямыми соединениями к шине защитного заземления.

Дополнительные схемы изделий и систем доступны в разделе ресурсов CRESIN Схемы подключения УЗИП .

Обеспечьте эффективное уравнивание потенциалов

Корпус шкафа, защитный проводник, монтажная конструкция и другие открытые проводящие части должны быть подключены к требуемой системе уравнивания потенциалов. Плохое соединение может создать опасную разность потенциалов даже при установленном УЗИП.

Координируйте вышестоящие и нижестоящие УЗИП

В типовой согласованной схеме на главном вводном щите может применяться защита типа 1 или 1+2, на уровне распределительного щита или шкафа управления — защита типа 2, а вблизи особо чувствительного оборудования — защита типа 3. При координации учитывают длину кабеля, уровни защиты, допустимый разрядный ток и рекомендации производителя.

УЗИП CRESIN CSMS-B40 типа 2 для промышленных шкафов управления

УЗИП CRESIN CSMS-B40 типа 2 для распределения электроэнергии переменного тока и применения в промышленных шкафах управления.

Модель CRESIN CSMS-B40 представляет собой УЗИП переменного тока типа 2 для низковольтных распределительных сетей и систем промышленного управления. Конкретное исполнение следует выбирать по фактическому напряжению сети, режиму защиты и числу полюсов.

Информация о внутренних возможностях проверки CRESIN представлена на странице Испытательная лаборатория УЗИП.

До публикации или утверждения проекта проверьте номинальные параметры, результаты испытаний, схемы подключения и формулировки о соответствии.

Контрольный список выбора УЗИП для промышленного шкафа управления

Часто задаваемые вопросы

Подходит ли УЗИП типа 2 для шкафа управления с ПЛК?

УЗИП типа 2 широко применяются в шкафах управления с ПЛК и внутренних распределительных щитах для ограничения наведенных грозовых и коммутационных перенапряжений. Если объект может подвергаться воздействию тока молнии, дополнительно может потребоваться вышестоящая защита типа 1 или 1+2.

Как выбрать между 3P, 4P и 3P+N?

Выбор зависит от числа проводников, системы заземления, требуемых режимов защиты и конструкции изделия. Следует анализировать однолинейную схему и точную инструкцию производителя, а не выбирать только по формулировке «трехфазная сеть».

Какой параметр важнее: Uc, Up, In или Imax?

Ни один параметр нельзя рассматривать отдельно. Uc определяет пригодность по длительному рабочему напряжению, Up характеризует ограничение напряжения, In — способность УЗИП типа 2 многократно пропускать разрядный ток, а Imax — максимальный разрядный ток типа 2 при заданных условиях испытаний.

Требуется ли для УЗИП отдельный предохранитель или автоматический выключатель?

Это зависит от УЗИП и вышестоящего защитного аппарата. Для конкретной модели проверьте максимально допустимую резервную защиту, доступный ток короткого замыкания и инструкции производителя по координации.

Может ли УЗИП полностью исключить отказ оборудования?

Ни одно устройство не может гарантировать, что оборудование никогда не выйдет из строя. Правильно выбранное и установленное УЗИП снижает риск повреждений от перенапряжений, однако эффективность защиты также зависит от заземления, уравнивания потенциалов, трассировки кабелей, токовой защиты и координации ступеней защиты.