Глобальный рынок устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) по итогам 2024 г. оценивается в 2,5–3 млрд долларов и ежегодно растет на 5–7%. Российский рынок, по мнению наших экспертов, прирастает на 10–15% в год благодаря увеличению числа молниезащитных систем и процессам импортозамещения. И если сегодня отечественные производители занимают 20–30% этого рынка, то в ближайшие пять лет вполне могут дорасти до 40%, укрепляя свои позиции, особенно в бюджетном и среднем сегменте. Мы поднимаем тему УЗИП на страницах нашего издания впервые за долгое время, поэтому вопросы экспертам задали самые простые, так сказать теоретические: зачем нужны устройства защиты от перенапряжений, каким должен быть современный высокотехнологичный УЗИП, на какие параметры следует обращать внимание пользователям при выборе устройства, в чем особенность и преимущества каскадной защиты и т.д. Представители компаний "Тахион", "Хакель", ОБО Беттерманн и НВП "Болид" рассказали также о влиянии искусственного интеллекта и охарактеризовали рынок УЗИП.
Роман Петров, Тахион
Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП, или SPD – Surge Protection Device) нужны, чтобы обезопасить электрооборудование от импульсов напряжения/тока, которые могут возникнуть из-за грозы, других источников импульсных помех.
Что такое перенапряжение? Это кратковременный (доли секунды) резкий рост напряжения, порождающий токи до 1–120 кА.
1. Чем опасно перенапряжение?
Оно может привести к таким последствиям:
2. Как работает защита?
УЗИП ограничивает наведенное напряжение до безопасного уровня и перенаправляет разрушительные токи на землю.
3. Что будет без защиты?
Не только отказ дорогой техники, но и пожар после грозы.
Владимир Фомин, Хакель
Правильнее называть эти устройства устройствами защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП), поскольку, например, для защиты от временных перенапряжений применяются другие типы устройств.
УЗИП обеспечивают защиту электротехнического оборудования от импульсных перенапряжений, источниками которых являются удары молнии, коммутационные процессы и короткие замыкания в распределительных электрических сетях высокого и низкого напряжения.
Современное электронное и электротехническое оборудование, как промышленного, так и бытового назначения, крайне чувствительно к импульсным перенапряжениям и высокочастотным помехам.
Выход оборудования из строя в таких случаях может оказаться наименьшей проблемой.
Куда больший ущерб наносят остановка производства, срыв трафика, потеря данных или даже потенциальная угроза жизни персонала на объекте.
Алексей Федоров, ОБО Беттерманн
На любом современном объекте система молниезащиты и, в частности, УЗИП – это страховка от непредвиденных расходов. Импульсные перенапряжения, вызванные ударами молнии, а также резкими изменениями режимов работы электрических сетей (коммутационные перенапряжения) приводят к пожарам, выходу из строя оборудования и техники и дальнейшим простоям.
Наша компания на протяжении ста лет занимается разработкой, совершенствованием и производством систем молниезащиты. Это не шутка. Еще в 1918 г. пожар уничтожил цеха существовавшего тогда предприятия. Событие, которое могло стать трагичным для любой другой компании, для ОБО стало стимулом развивать направление и производить компоненты для защиты от ударов молнии.
Имея такой глубокий опыт, мы подходим к вопросу комплексно и рекомендуем системные решения, которые включают молниезащиту, заземление, уравнивание потенциалов и, конечно же, защиту от импульсных перенапряжений.
Для объектов с высокой стоимостью простоя, таких как промышленные предприятия или центры обработки данных, комплексная молниезащита критически необходима и обеспечивает сохранность оборудования и непрерывность процессов.
Любовь Емельянова, НВП "Болид"
УЗИП полезны для защиты различного оборудования, подключенного к электрическим сетям, от перенапряжений в этих сетях, будь то длительные перенапряжения или короткие высоковольтные импульсы. Внезапные скачки напряжений способны вывести оборудование из строя, тем самым повлечь за собой расходы на ремонт либо полную замену оборудования. УЗИП также снижают риски возгораний и коротких замыканий.
Современное УЗИП должно соответствовать следующим требованиям:
Роман Петров, Тахион
Дешевое, доступное и надежное – его может себе позволить потребитель, инсталлятор, проектировщик:
Владимир Фомин, Хакель
Современное УЗИП должно соответствовать следующим требованиям:
Алексей Федоров, ОБО Беттерманн
Как я уже говорил, какими бы технологичными или качественными ни были УЗИП, они не обеспечат комплексную защиту без других компонентов молниезащиты и заземления. Именно комплексность гарантирует высокий уровень защиты и снижает риски.
Что касается самих УЗИП – важно, чтобы класс устройства соответствовал защищаемому оборудованию. Помимо трех классов защиты для систем электроснабжения, существуют специальные устройства для информационных систем, они разработаны для современного высокотехнологичного оборудования с большим количеством электронных компонентов, которое чувствительно к перепадам напряжения. Такие УЗИП отличаются высоким быстродействием и низким уровнем остаточного напряжения.
Любовь Емельянова, НВП "Болид"
Современное высокотехнологичное УЗИП должно обладать всеми аспектами современного оборудования: простотой в обслуживании (удобство и легкость установки, замены), универсальностью, компактностью, надежностью. Надежностью не только корпуса, но и установленных в нем элементов. Современное УЗИП должно обладать возможностью дистанционной передачи состояний устройства и событий в сети. Данные события должны дублироваться индикаторами. Кроме того, современное высокотехнологичное УЗИП должно обладать многоступенчатой защитой (идеальной была бы возможность включать в одно устройство УЗИП всех имеющихся классов). Минимизация времени срабатывания и увеличение пропускной способности – одни из основополагающих факторов современных УЗИП. Способность выдержать импульсы высокого напряжения с мгновенной отработкой и сообщить об этом – вот нужный результат работы УЗИП.
Роман Петров, Тахион
При выборе УЗИП важно учитывать несколько ключевых параметров, чтобы обеспечить надежную защиту оборудования. Вот основные критерии:
1. Выбор УЗИП зависит от оборудования, которое оно должно защищать:
2. Номинальное и максимальное напряжение (Uc, Umax):
3. Токовая нагрузка:
4. Уровень защиты (Up).
Напряжение, которое остается на защищаемой линии после срабатывания УЗИП (например, 1,5 кВ, 7В). Чем ближе Up к уровням рабочего напряжения в линии, тем лучше защита.
5. Степень защиты (IP) и способ монтажа.
Для уличных УЗИП нужны высокий IP (IP65) либо их установка в герметичные морозостойкие распределительные коробки без обогрева, так как устройства УЗИП, как правило, работоспособны до –50 ˚C и без питания. Модульные УЗИП (DIN-рейка) удобны для установки в щит, там достаточно IP20.
6. Дополнительные функции:
7. Класс защиты (категория по стандарту IEC 61643):
8. Соответствие стандартам IEC 61643, ГОСТ Р 51992.
Владимир Фомин, Хакель
Выбор устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) следует начинать с определения типа линий, в которые оно будет устанавливаться:
Ключевые параметры при выборе УЗИП:
Алексей Федоров, ОБО Беттерманн
Любая система молниезащиты и заземления должна быть создана исходя из требований нормативных документов: инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122-87, инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций СО 153-34.21.122-2003 или группы стандартов ГОСТ Р МЭК 62305 (включая ГОСТ Р 59789–2021).
Наиболее подробная информация относительно защиты от импульсных перенапряжений приведена в четвертой части указанной группы стандартов (ГОСТ Р МЭК 62305-4–2016 "Защита от молнии. Часть 4. Защита электрических и электронных систем внутри зданий и сооружений").
Любовь Емельянова, НВП "Болид"
Параметры пользователя при выборе УЗИП зависят от задачи, которую это УЗИП должно выполнить, а значит, и от типа УЗИП, от способа установки, совместимости со схемой электроснабжения и типом заземления. Основные характеристики:
Можно также обратить внимание на надежность производителя, в какой стране находится производство оборудования, как осуществляется контроль качества, наличие необходимых сертификатов.
Все эти факторы в совокупности позволят выбрать наиболее подходящее устройство защиты для пользователя.
При выборе устройств защиты от импульсных перенапряжений важно учитывать несколько ключевых параметров:
Роман Петров, Тахион
Каскадная защита представляет собой многоуровневую систему, основанную на последовательном включении устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) разных классов. Такая схема обеспечивает постепенное гашение импульсных помех на всех уровнях электросети:
Энергия помехи последовательно снижается на каждом этапе до безопасных значений (от 4 кВ на вводе до 0,5 кВ у оборудования).
Пример построения каскадной защиты приведен в таблице.
Таблица. Пример каскадной защиты
Каскадная защита рекомендуется для силовых сетей электроснабжения:
Использование только одного класса УЗИП недостаточно эффективно: устройство I класса не справится с остаточными помехами, а УЗИП III класса выйдет из строя при сильном импульсе. Поэтому многоуровневая защита – единственно верное решение для критически важных объектов.
Владимир Фомин, Хакель
Каскадная защита (или, по-другому, ступенчатая) представляет собой включение нескольких УЗИП в одну защищаемую сеть. Она позволяет обеспечить защиту всего оборудования, начиная от ввода питающей линии в электроустановку (ЭУ), где, как правило, устанавливаются УЗИП, испытанные по классу I и способные отводить импульсные токи прямого удара молнии во внешнюю систему молниезащиты ЭУ или в саму питающую линию, и заканчивая оконечным потребителем (например, серверной, шкафом автоматики, СКУД и т.п.), где применяются чувствительные к импульсным перенапряжениям электронные устройства.
Для их защиты устанавливаются УЗИП II или III классов испытаний, часто совмещающие еще и функции помехоподавляющего фильтра. Промежуточным местом установки еще одного УЗИП (обычно II класса) могут выступать распределительные щиты, от которых идут ответвления линий питания к конечным потребителям.
Таким образом, при грамотном подборе УЗИП с соответствующими характеристиками в каждой точке электроустановки достигается приемлемый для конкретного оборудования уровень ограничения импульсного перенапряжения, происходит последовательное гашение энергии импульса: мощные УЗИП I класса отводят основную часть импульса, а последующие УЗИП защищают от остаточных перенапряжений и обеспечивают минимальный уровень напряжения защиты (Up).
Важно отметить, что для правильного распределения тока импульса между несколькими УЗИП в одной сети необходима координация или, иначе говоря, согласование режимов работы УЗИП.
Из вышесказанного становится ясно, что каскадная схема защиты особенно актуальна для протяженных или разветвленных электросетей одного объекта, а также в системах с дорогостоящим и чувствительным оборудованием.
Алексей Федоров, ОБО Беттерманн
Сейчас понятие каскадной защиты УЗИП постепенно уходит в прошлое, крупные производители фокусируются на производстве комбинированных устройств. Это выгодно для потребителя: одно устройство обеспечивает комплексную защиту, при этом за счет совмещения в себе функций нескольких отдельно взятых устройств оно позволяет сэкономить место в щитке и упростить монтаж.
Каскадная схема защиты сохраняет актуальность для крупных промышленных предприятий, где требуется дополнительная защита чувствительного оборудования от остаточных явлений при разрядах молнии, коммутационных перенапряжений. Учитывая потребности рынка, необходима доступность устройств разных видов, и комбинированных УЗИП, и УЗИП отдельных классов для организации каскадной защиты. При подборе устройств для таких решений необходимо учитывать не только класс, но и другие технические характеристики: устойчивость к сверхтокам, конструктивное исполнение, количество полюсов и другие параметры.
Любовь Емельянова, НВП "Болид"
Каскадная защита от перенапряжений предполагает использование сразу нескольких уровней защит, сочетая между собой УЗИП разных классов. Такая ступенчатая защита необходима для увеличения эффективности при борьбе с возможными перенапряжениями, скачками. Каскадная последовательная фильтрация уровня перенапряжения уменьшает риск повреждения оборудования.
Основной принцип – последовательное снижение перенапряжения. В основном каскадная защита используется на крупных объектах: на вводе здания УЗИП I класса, в помещениях – II класса, а непосредственно у оборудования – III класса. Необходимость каскадной защиты возникает также в сложных системах, где используются дорогостоящее оборудование или чувствительные к перенапряжениям устройства систем телекоммуникации, автоматизации, центры обработки данных (ЦОД), медицинская техника и т.д.
Роман Петров, Тахион
Влияние искусственного интеллекта (ИИ) на устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) пока не прямое, но перспективное. ИИ может:
Примеры: умные реле защиты Siemens и ABB, системы мониторинга Eaton и Schneider Electric.
Вывод: УЗИП становятся умнее с развитием ИИ.
Сейчас они прогнозируют угрозы и оптимизируют защиту, а в будущем будут полностью автономными. ИИ делает защиту более точной и удобной.
Владимир Фомин, Хакель
Да, в связи с бурным развитием ИИ начинает затрагивать и сферу разработки и применения УЗИП, а также смежного оборудования. Новые технологии с применением ИИ позволяют осуществлять мониторинг грозовой активности и отслеживать импульсные перенапряжения, воздействующие на защищаемый объект, анализировать данные с УЗИП (например, контролировать его остаточный ресурс и предупреждать о необходимости скорой замены). Все это дает возможность интегрировать УЗИП в автоматизированные системы управления, что повышает общую надежность всей системы.
Алексей Федоров, ОБО Беттерманн
Технологии не стоят на месте, но напрямую ИИ еще не влияет на работу УЗИП. Думаю, в будущем мы сможем использовать возможности для мониторинга и дальнейшего прогнозирования, но пока что опробованных и работающих инструментов для столь точного прогнозирования не существует. Современные УЗИП – это точные устройства, они способны улавливать малейшие перенапряжения в сети, поэтому пока, если говорить о технологическом развитии в краткосрочной перспективе, тенденции к внедрению ИИ в работу УЗИП нет. Есть много других технологических процессов, где интеграция с искусственным интеллектом действительно может повысить эффективность и быстродействие.
Любовь Емельянова, НВП "Болид"
ИИ повсеместно входит во все сферы жизни. Конечно, влияние искусственного интеллекта может быть оказано и на УЗИП. В перспективе ИИ может улучшить устройства защиты от перенапряжений, позволяя им точнее и быстрее идентифицировать и реагировать на угрозы.
Внедрение ИИ может анализировать данные о напряжении в реальном времени, а в дальнейшем, собрав аналитику данных, предсказывать потенциальные скачки и настраивать параметры для минимизации риска повреждения оборудования.
Роман Петров, Тахион
Глобальный рынок УЗИП составляет около 2,5–3 млрд долларов (2024 г.) с ежегодным ростом 5–7%. В России рынок меньше – около 100–150 млн долларов, но растет он на 10–15% благодаря увеличению числа молниезащитных систем и импортозамещению.
Международные игроки занимают 70–80% российского рынка. Основные игроки и их сферы влияния:
Российские производители пока освоили 20–30% рынка. Проблемы российских брендов – зависимость от импортных компонентов, меньший ассортимент. Преимущества – лучшее соотношение цены и качества, адаптация под ГОСТ и поддержка госпрограмм импортозамещения.
Тренды и перспективы:
Наметился курс на возрождение отечественной производственной базы радиокомпонентов (например, российских варисторов).
Вывод: рынок УЗИП конкурентный, российские производители укрепляют позиции, особенно в бюджетном и среднем сегментах. Ожидается, что они займут 25–40% рынка в ближайшие пять лет.
Владимир Фомин, Хакель
Рынок УЗИП, как мировой, так и российский постоянно развивается, поскольку растет общее количество электротехнических и электронных устройств и систем, требующих защиты от импульсных перенапряжений, а также ужесточаются требования к безопасности оборудования.
С уходом крупных иностранных производителей отечественный рынок УЗИП не стал менее конкурентным, поскольку в России действует сразу несколько компаний, работающих в данном направлении.
Следует отметить, что одну из ключевых ролей сегодня играет политика компаний в области импортозамещения, то есть возможность реального производства УЗИП на территории РФ.
Именно наличие собственного производства полного цикла, начиная от изготовления корпусов, элементов, контактов и других компонентов и заканчивая финальной сборкой и выходным контролем, становится определяющим фактором при распределении долей на рынке УЗИП в России.
Алексей Федоров, ОБО Беттерманн
Рынок УЗИП в России меняется не только и не столько из-за увеличения доли отечественных производителей, но и за счет большого количества брендов из стран Юго-Восточной Азии, особенно в бюджетном и среднем ценовом сегментах.
По собственному опыту могу сказать: вывести на рынок высокотехнологичный и при этом качественный продукт быстро – это достаточно сложно. Помимо масштабных инвестиций здесь нужны производственные площади, которые позволяют разместить новые линии, кадровый потенциал, адаптация многих процессов. Это, в свою очередь, требует временных ресурсов. Поэтому доля российских производителей УЗИП хоть и растет, но очень медленно, и пока они не могут закрыть растущие потребности внутреннего рынка в качественных системах защиты в полной мере.
Любовь Емельянова, НВП "Болид"
Рынок устройств защиты довольно конкурентный, с участием как зарубежных, так и отечественных компаний. Он постоянно растет из-за увеличения потребности в защите электронного оборудования и инфраструктуры от колебаний напряжения.
Отечественные производителя более адаптированы под свои сети, знают наши слабые места, стремятся соответствовать ГОСТам, тогда как иностранные компании больше следят за рыночными ценовыми показателями. По моим наблюдениям, доля отечественных компаний, выпускающих устройства защиты от перенапряжений, достаточно низкая, но развивающаяся. Компании стремятся улучшать качество, внедрять новые технологии, чтобы оставаться конкурентоспособными.