Prepäťová ochrana: schéma aplikácie a inštalácie

Obsah článku

• Podstata prepätia a ich vplyv na technológiu
• Ako SPD funguje a ako to funguje
• Aký je rozdiel medzi triedami ochrany
• Existuje potreba SPD, hodnotenie rizika
• Inštalácia zariadení do hlavného rozvádzača

Ak má váš dom veľa drahých domácich spotrebičov, je lepšie postarať sa o organizáciu komplexnej ochrany elektrickej siete. V tomto článku vám povieme o zariadeniach na prepäťovú ochranu, o tom, prečo sú potrebné, čo sú a ako sú nainštalované.

Podstata prepätia a ich vplyv na technológiu

Od detstva je veľa ľudí oboznámených s problémom odpojenia domácich elektrických spotrebičov od siete pri prvých príznakoch hroziacej búrky. Elektrické vybavenie mestských sietí sa dnes stalo sofistikovanejším, a preto mnoho zanedbáva základné ochranné zariadenia. Zároveň problém úplne nezmizol, domáce spotrebiče, najmä v súkromných domoch, sú stále ohrozené..

Povaha výskytu impulzného prepätia (IP) môže byť prirodzená a spôsobená človekom. V prvom prípade IP vznikajú v dôsledku blesku vedúcich nadzemných elektrických vedení a vzdialenosť medzi bodom nárazu a rizikovými spotrebiteľmi môže byť až niekoľko kilometrov. Náraz je možný aj na rádiových stožiaroch a bleskozvodoch pripojených k hlavnému uzemňovaciemu obvodu, v tomto prípade sa v domácej sieti objaví indukované prepätie..

1 – diaľkový úder blesku do elektrického vedenia; 2 – spotrebitelia; 3 – uzemňovacia slučka; 4 – úder blesku do elektrického vedenia; 5 – priamy úder blesku do blesku

IP adresy vytvorené človekom sú nepredvídateľné a vznikajú v dôsledku prepínania preťaženia transformačných a distribučných staníc. Pri asymetrickom zvýšení výkonu (iba v jednej fáze) je možný prudký nárast napätia, je takmer nemožné to predvídať.

Impulzné napätia sú veľmi krátke (menej ako 0,006 s), objavujú sa v sieti systematicky a najčastejšie prechádzajú pozorovateľom bez povšimnutia. Domáce spotrebiče sú navrhnuté tak, aby odolali prepätiu do 1000 V, ktoré sa vyskytujú najčastejšie. Pri vyššom napätí je zaručená porucha napájania, je tiež možné prerušenie izolácie v domovom zapojení, čo vedie k niekoľkým skratom a požiaru.

Ako SPD funguje a ako to funguje

SPD môže mať, v závislosti od triedy ochrany, polovodičové zariadenie na varistoroch alebo môže mať zadržovač kontaktov. V normálnom režime SPD pracuje v obtokovom režime, prúd vo vnútri prúdi vodivým skratom. Bočník je pripojený k ochrannému uzemneniu varistorom alebo dvoma elektródami s presne regulovanou medzerou.

Pri skokovom napätí, aj keď veľmi krátkom, prúd prechádza týmito prvkami a šíri sa po zemi alebo je kompenzovaný prudkým poklesom odporu vo fázovo nulovej slučke (skrat). Keď sa napätie stabilizuje, zvodič stratí svoju kapacitu a zariadenie opäť pracuje v normálnom režime..

SPD teda okruh na chvíľu uzavrie, takže prebytočné napätie sa môže premeniť na tepelnú energiu. Prístrojom zároveň prechádzajú významné prúdy – od desiatok po stovky kilometrov.

Aký je rozdiel medzi triedami ochrany

V závislosti od príčin IP sa rozlišujú dve charakteristiky prepäťovej vlny: 8/20 a 10/350 mikrosekúnd. Prvá číslica je čas potrebný na to, aby MT dosiahol svoju maximálnu hodnotu, druhá je čas, ktorý potrebuje na to, aby MT klesol na nominálne hodnoty. Ako vidíte, druhý typ prepätia je nebezpečnejší..

Zariadenia triedy I sú určené na ochranu proti napájaniu s charakteristikou 10/350 μs, ku ktorej najčastejšie dochádza pri výboji blesku v prenosovom vedení bližšie ako 1500 m k spotrebiteľovi. Zariadenia sú schopné krátkodobo prechádzať prúdom od 25 do 100 kA, takmer všetky zariadenia triedy I sú založené na zvodičoch.

SPD triedy II sú navrhnuté tak, aby kompenzovali napájacie zdroje s charakteristikou 8/20 μs, špičkové hodnoty prúdu v nich sa pohybujú od 10 do 40 kA.

Trieda ochrany III je určená na kompenzáciu prepätia pri prúdoch menších ako 10 kA s charakteristikou napájania 8/20 μs. Zariadenia triedy ochrany II a III sú založené na polovodičových prvkoch.

Môže sa zdať, že stačí nainštalovať iba zariadenia triedy I ako najsilnejšie, ale nie je to tak. Problém je v tom, že čím vyšší je dolný prah priepustného prúdu, tým menej je SPD citlivejší. Inými slovami: pri krátkych a relatívne nízkych hodnotách napájania nemusí výkonný SPD fungovať a citlivejší nebude schopný vyrovnať sa s prúdmi tohto rozsahu..

Zariadenia s ochrannou triedou III sú navrhnuté tak, aby eliminovali najmenší zdroj energie – iba niekoľko tisíc voltov. Ich vlastnosti sú úplne podobné ochranným zariadeniam inštalovaným výrobcami pri napájaní domácich spotrebičov. S redundantnou inštaláciou sú prvými, ktorí preberajú záťaž a bránia prevádzke SPD v zariadeniach, ktorých zdroje sú obmedzené na 20 – 30 cyklov..

Existuje potreba SPD, hodnotenie rizika

Úplný zoznam požiadaviek na organizáciu ochrany pred napájaním je uvedený v norme IEC 61643-21, je možné určiť povinnú inštaláciu podľa normy IEC 62305-2, podľa ktorej sa stanovuje osobitné hodnotenie stupňa rizika úderu blesku a dôsledkov, ktoré z toho vyplývajú..

Všeobecne platí, že pri dodávke energie z nadzemných prenosových vedení je inštalácia SPD triedy I takmer vždy výhodná, pokiaľ sa neprijme súbor opatrení na zníženie účinku búrok na režim napájania: opätovné uzemnenie nosičov, vodičov PEN a kovových ložiskových prvkov, hromozvody so samostatnou uzemňovacou slučkou, inštalácia potenciálne vyrovnávacie systémy.

Ľahší spôsob hodnotenia rizika je porovnanie nákladov nechránených zariadení a bezpečnostných zariadení. Dokonca aj vo viacposchodových budovách, kde je prepätie veľmi nízke s charakteristickým 8/20, je riziko poruchy izolácie alebo poruchy zariadení dosť vysoké..

Inštalácia zariadení do hlavného rozvádzača

Väčšina SPD je modulárna a dá sa nainštalovať na 35 mm DIN lištu. Jedinou požiadavkou je, že štít pre inštaláciu SPD musí mať kovové puzdro s povinným pripojením k ochrannému vodiču.

Pri výbere SPD by ste mali okrem základných výkonových charakteristík brať do úvahy aj menovitý prevádzkový prúd v režime bypass, ktorý musí zodpovedať zaťaženiu vo vašej sieti. Ďalším parametrom je maximálne limitujúce napätie, ktoré by nemalo byť nižšie ako najvyššia hodnota v rámci denných výkyvov.

SPD sú sériovo zapojené do jednofázovej alebo trojfázovej napájacej siete prostredníctvom dvojpólového a štvorpólového ističa. Jeho inštalácia je nevyhnutná v prípade spájkovania elektród zapaľovacej medzery alebo poruchy varistora, čo spôsobuje trvalý skrat. Fázy a ochranný vodič sú pripojené k horným svorkám SPD, k dolným svorkám – nula.

Príklad pripojenia SPD: 1 – vstup; 2 – automatický spínač; 3 – SPD; 4 – uzemňovací autobus; 5 – uzemňovacia slučka; 6 – elektromer; 7 – diferenciálny stroj; 8 – spotrebiteľským strojom

Pri inštalácii viacerých ochranných zariadení s rôznymi triedami ochrany sa tieto musia koordinovať pomocou špeciálnych tlmiviek zapojených do série s SPD. Ochranné zariadenia sú zabudované do obvodu v rastúcej triede. Bez koordinácie prevezmú hlavnú záťaž citlivejšie SPD a skôr zlyhajú..

Inštalácii tlmiviek sa možno vyhnúť, ak je dĺžka káblového vedenia medzi zariadeniami väčšia ako 10 metrov. Z tohto dôvodu sú SPD triedy I namontované na fasáde ešte pred meračom, ktoré chránia meraciu jednotku pred prepätím a druhá a tretia trieda sú inštalované na ASU a štítoch podlahy / skupiny..