УЗИП грозозащите не синоним

Называя УЗИП грозозащитой, мы невольно сужаем сферу его применения, сводя ее к защите оборудования от перенапряжения из-за ударов молнии. Между тем это некорректно. УЗИП является необходимым устройством для защиты оборудования, подключенного к любой линии, особенно слаботочной, даже при полном отсутствии вероятности грозового разряда.

ООО «Тахион», г. Санкт-Петербург

скачать pdf >>

Начнем с самой аббревиатуры. УЗИП – устройство защиты от импульсных перенапряжений, это официальный ГОСТовский термин.

Замечу, в самом названии ни слова нет ни о какой грозе. И, если говорить о грозозащите и молниезащите, это целый перечень организационно-технических мероприятий. Достаточно полно для общего понимания (но не для самостоятельного построения) система молниезащиты описана в статье «По­ка не грянул гром», опубликованной на сайте компании «Тахион»¹. Поэтому здесь на этом детально не будем останавливаться.

Тем не менее в обиходе в отношении УЗИПов очень часто применяется термин «грозозащита». А от термина легко можно прийти к искаженному представлению о су­ти вопроса защиты от импульсных перенапряжений и далее – к вполне конкретным убыткам от неверного толкования.

Итак, еще раз о природе возникновения опасных импульсных перенапряжений в линиях. Из курса физики средней школы известно, что внешнее переменное электромагнитное по­ле наводит в линии связи ЭДС (электро-движущую си­лу), вызывающую прохождение тока в линии, что приводит к возникновению разности потенциалов на ее концах. Величина этой разности потенциалов Uопасн. зависит от протяженности участка воздействия и напряженности (E) электромагнитного по­ля от внешнего источника. А вот от природы возникновения этой напряженности (Е) величина ЭДС никак не зависит.

Очень важный для понимания вопрос: что защищает УЗИП? Не линию, а оборудование, к ней подключаемое. Са­ма линия как раз и представляет собой источник опасности, будучи помещенной в переменное электромагнитное поле.

Следующий принципиальный вопрос: а какая величина этого наведенного напряжения будет опасна для оборудования? Понятно, что рабочее напряжение выражается не строго определенным числом, а всегда находится в некотором диапазоне – от и до. Да­же ГОСТ позволяет нам считать основным первичным напряжением 230 В все, что находится в диапазоне +10…–15 %. Это «до» для каждой линии в каждом конкретном случае нас и будет интересовать. Поскольку защищаем мы аппаратуру, а не линию, «до» будет определяться допустимым превышением для подключаемого оборудования в течение конкретного временного интервала.

Длительность разряда молнии составляет в среднем 50 мкс с количеством повторений до трех раз и интервалами до 0,5 с. Если в течение такого временного интервала к какому-нибудь холодильнику, пылесосу или утюгу окажется приложенным напряжение вольт в 280–300, ничего страшного, скорее всего, не произойдет. Никто ничего попросту не заметит. Но, с другой стороны, такое наведенное перенапряжение в 50–70 В на линии способны создать исключительно атмосферные разряды. Отсюда и вольное название «устройство грозозащиты». Хо­тя, как указано вы­ше, да­же будучи установленным в общей системе молниезащиты, такое устройство все равно остается не более, чем устройством защиты от импульсных перенапряжений. И только!

Однако в течение последних десятилетий лавинообразно росло количество всевозможных слаботочных систем: это системы видеонаблюдения, охранно-пожарной сигнализации, разнообразных мониторингов и управления, ну и, конечно, всеобъемлющий интернет. Строятся такие системы зачастую с использованием длинных линий. А вы­ше бы­ло сказано, что величина наводимой в линии ЭДС зависит как от напряженности электромагнитного по­ля от внешнего источника, так и от протяженности участка воздействия. Но при этом на порядки изменились абсолютные величины опасных перенапряжений для аппаратуры, подключаемой к слаботочным линиям. Это уже не утюги и холодильники, а видеокамеры, сетевые коммутаторы, регистраторы, входные каскады серверов, роутеры и т. п. Опасные перенапряжения для подобного оборудования да­же при импульсном воздействии исчисляются уже единицами вольт.

Например, напряжение ограничения для УЗЛ-Е (УЗИП для защиты портов Ethernet) составляет 15 В при номинальном рабочем напряжении 5 В. То есть опасное перенапряжение при импульсном воздействии составляет всего 10 В. При длительном воздействии перенапряжение всего в 1 В уже является опасным.

Для того чтобы создать на стометровом участке линии разность потенциалов в 10 В, уже никакой грозы не требуется, есть множество других факторов, которые могут присутствовать на объекте в обычном, рабочем режиме. А если говорить о производственных промышленных объектах, то наличие всевозможных переменных электромагнитных полей и вовсе является правилом, а не исключением.

Основными источниками опасных напряжений могут являться и высоковольтные линии передачи, расположенные параллельно линиям связи, и контактные се­ти электрифицированных железных дорог, се­ти городского электротранспорта и электросварочные установки, близко расположенные радиотехнические передающие, локационные и другие станции. Ну и, конечно, атмосферные разряды, которые, на самом де­ле, стоят далеко не на первом месте в списке угроз для слаботочных сетей. Система может вообще находиться внутри помещений и не иметь выходов наружу, или никакие грозы в месте установки никогда не случаются, тем не менее это вовсе не означает, что отсутствует необходимость в установке устройств защиты от опасных наведенных перенапряжений.

Приведем наглядный пример из истории компании «Тахион». Самая первая модель нашей аппаратуры передачи видеосигнала по витой па­ре (АПВС) не имела защиты от опасных наведенных напряжений в качестве элемента схемы самого устройства. Предполагалось, что пользователь сам оценит необходимость установки УЗИП и, если сочтет нужным, приобретет его отдельно. Рассчитана аппаратура передачи бы­ла на линии длиной до 2 км, но применялась потребителем и на гораздо более коротких линиях: как правило, от 100 метров. Как показала практика, абсолютно все комплекты аппаратуры передачи, для работы с которыми не использовались УЗИП, вернулись на предприятие в ремонт с общим диагнозом – превышение допустимого напряжения в линии связи. После этого на всех последующих моделях двухступенчатая защита от импульсных перенапряжений стала обязательным элементом схемы. То же касалось и всей аппаратуры управления по интерфейсу RS‑485.

Мы сами никогда не называем любые модели УЗИП устройствами грозозащиты и вам не советуем. Во‑первых, это просто неграмотно: никакое единичное устройство никогда не защитит от реальной грозы. А во‑вторых, чтобы не возникало иллюзий относительно то­го, что при отсутствии вероятности атмосферных разрядов отсутствует необходимость применять устройства защиты оборудования, подключаемого к линии. В особенности, к слаботочной.

Опубликовано_в журнале ИСУП № 1(103)_2023

А. Л. Попов, начальник отдела маркетинга,
ООО «Тахион», г. Санкт-Петербург,
e‑mail: info@tahion.spb.ru,
тел.: +7 (800) 222‑4462,
сайт: tahion.spb.ru