Молниезащита насоса и защита от перенапряжения: УЗИП, заземление и щит

Насос на удалённом объекте часто питается по длинной воздушной линии, а его кабель уходит в воду, то есть почти в землю. Это идеальные условия для неприятностей в грозу. Удар молнии даже в сотне метров от линии наводит в ней импульс напряжения, который приходит в щит насоса и бьёт по изоляции двигателя, по электронике шкафа, по частотному преобразователю и GSM-модулю. Иногда последствия видны сразу, иногда изоляция пробивается не до конца и отказывает через недели.

Откуда берутся перенапряжения

• Прямой удар молнии в линию, мачту, здание станции — самое тяжёлое, но редкое событие.
• Удар рядом — наводка на воздушную линию и кабели. Случается гораздо чаще.
• Коммутационные перенапряжения — включение и отключение мощной нагрузки в сети, работа сварки, переключения в сетях энергокомпании.

Для насоса опаснее всего именно наведённые импульсы: они приходят по питанию и кабелю, а не через корпус.

Что делает УЗИП

Устройство защиты от импульсных перенапряжений — УЗИП — ставят в щит. В обычном режиме оно не проводит ток, а при импульсе за доли микросекунды открывается и отводит его в землю, ограничивая напряжение до безопасного для оборудования уровня. Защиту строят ступенями:

Классы, номиналы и схему подключения УЗИП выбирает проектировщик или электрик по типу сети и условиям объекта. Важно, чтобы защищены были все линии, которые приходят на станцию: питание, кабели датчиков уровня, линии связи.

Без заземления УЗИП не работает

УЗИП отводит импульс в землю, и если заземление плохое — высокое сопротивление, длинный тонкий проводник, — импульс не уйдёт, а распределится по оборудованию. Поэтому защита от перенапряжений начинается с заземляющего устройства станции и правильного подключения к нему щита, корпуса насоса и экранов кабелей. Как заземлить насос, в том числе на генераторе, объясняет статья о заземлении насоса.

Что ещё защитить

• Частотный преобразователь. Его силовая электроника чувствительна к импульсам. См. статью о частотном преобразователе.
• Датчики уровня и их кабели. Длинный кабель датчика от приямка до щита — такая же антенна, как силовой.
• GSM-модуль и диспетчеризация. Если связь сгорит, авария останется незамеченной. См. статью о диспетчеризации.
• Изоляция двигателя. После сильной грозы на станции полезно измерить сопротивление изоляции насоса: частичное повреждение видно по нему раньше, чем по отказу. См. статью о сопротивлении изоляции.

Проверка после грозы

Если на объекте прошла сильная гроза, а насосы работают без присмотра, после неё полезно провести короткую проверку. Осмотреть щит: не сработали ли автоматы и УЗИП — у многих моделей есть индикатор срабатывания или сменный картридж, который после сильного импульса надо заменить. Проверить, отвечает ли GSM-модуль и передаются ли сигналы. Измерить сопротивление изоляции насосов и сравнить с предыдущими замерами.

Если изоляция заметно упала по сравнению с прошлым разом, насос лучше вывести на проверку до того, как он откажет в работе. А если УЗИП отработал и требует замены картриджа, его меняют сразу: следующая гроза застанет станцию без защиты. Записи таких проверок полезно хранить вместе с журналом обслуживания насосов.

Где это особенно важно

Защита от перенапряжений окупается там, где насос стоит далеко от людей и сетей, а его отказ дорог: водозаборы на реках и озёрах, мелиоративные станции, карьерный водоотлив, удалённые КНС, насосы на понтонах. На таких объектах после грозы часто некому проверить оборудование, и отказ обнаруживают по последствиям. Подробнее об этих объектах — в статьях о заборе воды из реки и о мелиоративной насосной станции.

Частые вопросы

Нужна ли насосу молниезащита? На открытых объектах с воздушными линиями питания — да, хотя бы в виде УЗИП в щите и правильного заземления.

Что такое УЗИП? Устройство защиты от импульсных перенапряжений: при импульсе оно отводит его в землю и ограничивает напряжение на оборудовании.

Поможет ли просто отключать насос в грозу? Отчасти: отключённый автоматом насос защищён лучше, но импульс всё равно может прийти по линиям датчиков и связи, а на удалённых объектах отключать насос в грозу часто некому.

Защитит ли УЗИП без заземления? Нет. Без хорошего заземления импульсу некуда уйти.

Как понять, что насос пострадал от грозы? Измерить сопротивление изоляции и проверить работу электроники. Частичный пробой изоляции виден по замеру раньше, чем по отказу.

Вывод: насосы на открытых объектах страдают в основном от наведённых перенапряжений, которые приходят по питанию и кабелям. Защита — УЗИП в щите, защищённые линии датчиков и связи и, главное, надёжное заземление. После сильной грозы стоит проверить изоляцию насоса. Производитель оборудования — шведская компания Grindex.