Archiwa kategorii: Ochrona przeciwprzepięciowa

Ochrona przeciwprzepięciowa – kontrola stanu aparatów

Urządzenia ochrony odgromowej i przeciwprzepięciowej podlegają okresowej kontroli stanu technicznego. Częstotliwość przeprowadzenia kontroli zależy m.in. od przyjętego poziomu ochrony odgromowej i określona jest w normie PE-EN 62305-3. Kontrola powinna być  również przeprowadzana po każdym uderzeniu pioruna w obiekt. W zakresie kontroli ograniczników przepięć typu 1 należy przeprowadzić oględziny zwracając szczególną uwagę na :

  • Widoczne znaki uszkodzenia
  • Stan przewodów łączących ograniczniki przepięć
  • Podłączenie przewodów w zaciskach (do obluzowania połączeń może dojść w wyniku oddziaływania elektrodynamicznego podczas odprowadzania prądu piorunowego)
  • Trasę prowadzenia przewodów (czy.np. nie zastosowano za długich przewodów łączeniowych podczas dokonywania zmiany instalacji elektrycznej w okresie między kontrolami).

Uszkodzenie ogranicznika może oznaczać stan zwarcia elektrod, co doprowadza do zadziałania poprzedzającego zabezpieczenia nadprądowego. Zadziałanie dobezpieczenia zainstalowanego w gałęzi poprzecznej ogranicznika przepięć powoduje jego odcięcie od instalacji, co oznacza brak ochrony przed oddziaływaniem prądu piorunowego. Z tego powodu dobezpieczenie powinno być sprawdzane przy okazji każdej kontroli ograniczników przepięć.


Ochrona przeciwprzepięciowa – warunki poprawnego montażu.

Właściwy montaż ograniczników przepięć pozwala na optymalne wykorzystanie ich właściwości ochronnych oraz prawidłową koordynację pomiędzy poszczególnymi stopniami ochrony przeciwprzepięciowej oraz urządzeniami zabezpieczającymi. Przewody łączeniowe odgromników do sieci elektrycznej i szyny wyrównawczej powinny być jak najkrótsze. Stosując możliwie najkrótsze przewody łączeniowe unika się powstawania dodatkowych napięć w trakcie odprowadzania impulsów do ziemi, a właściwości ogranicznika przepięć są optymalnie wykorzystane. Duża szybkość zmian natężenia prądu powoduje powstawanie niebezpiecznych napięć, które odkładają się na przewodach łączeniowych ze sprawą ich indukcyjności. Zaleca się, aby przewody łączeniowe nie przekraczały długości 0,5m. jeśli to niemożliwe, można wykonać połączenie typu V. Przy takim połączeniu poziom przepięcia w instalacji jest równy spadkowi napięcia na ograniczniku – rak jest gałęzi poprzecznej, na której mogą powstawać dodatkowe spadki napięć. Należy pamiętać o solidnym mocowaniu przewodów w zaciskach ogranicznika typu 1, co jest szczególnie istotne ze względu na ogromne siły dynamiczne powstające podczas wyładowań. Ograniczniki przepięć typu 1 powinny być podłączone do instalacji za pomocą przewodów o minimalnym przekroju 16 mm². Odpowiednio dobrane ograniczniki przepięć typu 1 mogą wielokrotnie odprowadzić prąd piorunowy nie ulegając uszkodzeniu.

Ochrona przeciwprzepięciowa – lokalizacja ograniczników przepięć typu 1 (klasy B)

Ograniczniki przepięć typu 1 powinny być instalowane jak najbliżej miejsca wprowadzenia do budynku, za głównymi zabezpieczeniami nadprądowymi w obiekcie. Najczęściej montowane są w złączu lub w rozdzielnicy głównej, na szynie standardowej TS 35 mm.

Najlepszą lokalizacją dla nich jest złącze instalacji elektrycznej – obszar przedlicznikowy – montaż w tym miejscu wymaga jednak zgody zakładu energetycznego.  W zależności od sposobu zasilania budynku oraz wyposażenia w instalację odgromową zaleca się montaż ograniczników w następującej lokalizacji :

  1. Budynki z instalacją odgromową
  • Złącze lub szafka obok złącza – jeśli są one umiejscowione na ścianie budynku
  • Rozdzielnica główna – jeśli złącze umiejscowione jest poza budynkiem
  1. Budynki bez instalacji odgromowej
  • Złącze, szafka obok złącza rozdzielnica główna – ogranicznik typu 1 wymagany dla obiektów z przyłączem powietrznym lub krótkim podejściem kablowym

Ochrona przeciwprzepięciowa – zasada działania ograniczników przepięć typu 1 (klasy B)

Bezpośrednie uderzenie pioruna w instalację odgromową prowadzi do uzyskania wysokiego potencjału przez części instalacji elektrycznych i przewodzących wewnątrz budynku. Ograniczniki przepięć są częścią systemu wyrównania potencjałów w obiekcie. Po ich zadziałaniu, prąd udarowy rozpływa się równomiernie wszystkimi przewodami dzięki czemu poziom napięcia pomiędzy poszczególnymi przewodami nie przekracza wytrzymałości udarowej instalacji i urządzeń elektrycznych.

Ochrona przeciwprzepięciowa – zakres stosowania ograniczników typu 1 (klasy B)

Ograniczniki przepięć typu 1 stosowane są w sytuacji, gdy istnieje możliwość wniknięcia części prądu piorunowego do instalacji elektrycznej. Tego typu zagrożenia występują dla :

  • Budynków z instalacją odgromową
  • Budynków z przyłączem powietrznym
  • Budynków zasilanych linią kablową na krótkich odcinkach od słupa zasilającego
  • Budynków bez instalacji odgromowej w bliskim sąsiedztwie obiektów wysokich, gdy uziomy obiektów są połączone
  • Budynków, w którym jako instalację odgromową wykorzystano wewnętrzną konstrukcję stalową

Zadaniem ograniczników przepięć tej klasy jest ograniczenie do dopuszczalnych poziomów napięć między przewodami fazowymi i neutralnym, a przewodem PEN lub PE.

Ochrona przeciwprzepięciowa – ochrona odgromowa i przeciwprzepięciowa

Pełny system ochrony przeciwprzepięciowej powinien uwzględniać normy i zalecenia dotyczące:

  • Ochrony odgromowej obiektów budowlanych (jeśli jest to wymagane, zonie z zapisami norm PE-EN 62305-1; PN-EN 62305-2; PN-EN 62305-3, PN-EN 62305-4
  • RODZEJU INSTALACJI ELEKTRYCZNEJ NISKIEGO NAPIĘCIA W OBIEKCIE BUDOWLANYM
  • Urządzeń do ograniczania przepięć w instalacji elektrycznej, w tym ich koordynacji energetycznej
  • Koordynacji izolacji urządzeń elektrycznych
  • ekwipotencjalizacji (wyrównania potencjałów) w instalacji niskiego napięcia.

Ochrona przeciwprzepięciowa – nazewnictwo ograniczników przepięć

Nazewnictwo ograniczników przepięć

Ochronniki przepięć : SPD – Surge Protection Devices

Zgodnie z norma PN-EN 61643-11, urządzenie tego typu dzielą się na :

  • Klasa prób I – Typ 1 – ochrona przed bezpośrednim oddziaływaniem części prądu piorunowego, przepięciami atmosferycznymi oraz wszelkiego rodzaju przepięciami łączeniowymi, wyrównywanie potencjałów
  • Klasa prób II – Typ 2 – ochrona przed przepięciami atmosferycznymi indukowanymi, przepięciami łączeniowymi
  • Klasa prób III – Typ 3 – ochrona przed przepięciami atmosferycznymi indukowanymi i przepięciami łączeniowymi, powstającymi w instalacji elektrycznej odbiorczej niskiego napięcia.

W świadomości elektroinstalatorów oraz projektantów funkcjonuje określenie literowe B, C, D ograniczników przepięć oznaczające przeznaczenie tych urządzeń w odniesieniu do koordynacji z poziomami izolacji. Ten system oznaczeń pochodzi z normy niemieckiej DON VDE 0675 TEIL 6.

W polskiej normie PE-EN 61643-11:2006 przyjęto następujące określenia :

Ograniczniki typu 1, typu2, typu 3 – oznaczone poprzez graficzne symbole

T1

 

T2

 

T3

 

Ograniczniki poddane próbom klasy I, II oraz II – symbolami :

I

 

II

 

III

 

Ze względu na swoją budowę oraz sposób działania, ograniczniki przepięć zawierają elementy:

  • Ucinające napięcie, oparte na iskiernikach bezwydmuchowych, cechujące się dużą impedancją, zmniejszającą się gwałtownie przy występowaniu przepięcia
  • Ograniczające napięcie, oparte na warystorach wykonanych z tlenków metali, cechujące się duża impedancją, zmniejszającą się w sposób ciągły w miarę wzrastania prądu udarowego i napięcia.
  • Kombinowane (hybrydowe), nowoczesne, kompletne ograniczniki wysokiej mocy o zaawansowanej budowie,oparte na obydwu powyższych rozwiązaniach, łączące cechy ucinania lub ucinania i ograniczani napięcia, w zależności od typu. Zastosowana technologia iskiernikowa zapewnia ochronę instalacji i urządzeń przed zagrożeniami pochodzącymi od bezpośrednich lub bliskich wyładowań atmosferycznych, przepięć atmosferycznych indukowanych oraz przepięć łączeniowych. Parametry techniczne odpowiadające działaniu ochrony dwu lub trójstopniowej.

Z punktu widzenia praktycznego, najbardziej efektywnym sposobem wykonania ochrony przeciwprzepięciowej jest zabudowa właściwie skoordynowanych energetycznie urządzeń : ochrony trójstopniowej, opartej na SPD iskiernikowych typu 1 oraz SPD warystorowych typu 2 oraz typu 3 (jeśli wymagane). Ochrony opartej o kombinowane (hybrydowe) ograniczniki iskiernikowe typu 1 o napięciowym poziomie ochrony poniżej 1,5kV. Tak dobrane urządzenia SPD zapewniają  skuteczną  ochronę przed przepływem prądu udarowego (piorunowego), wyłączanie prądów następczych oraz zapewnienie właściwego poziomu ochrony napięciowej.

 

Ochrona przeciwprzepięciowa – najważniejsze parametry ograniczników przepięć

Najważniejsze parametry ograniczników przepięć

Iimpprąd udarowy o kształcie 10/350 µs zdefiniowany przez wartość szczytową oraz ładunek Q, wykorzystywany do testowania ograniczników typu 1, odpowiada działaniu prądu piorunowego.

In znamionowy prąd wyładowczy jest to prąd udarowy o kształcie 8/20 µs, odpowiada pośredniemu uderzeniu pioruna i przepięciom komutacyjnym, wykorzystywany do testowania ograniczników typu 1 i 2.

Imax największy prąd wyładowczy jest to wartość maksymalna prądu udarowego o kształcie 8/20, jaki ogranicznik typu 2 odprowadzi bez uszkodzenia.

Ucnajwiększe napięcie trwałej pracy, jest to największa wartość napięcia przemiennego jakie może być trwale doprowadzone do zacisków ogranicznika przepięć.

Up – napięciowy poziom ochrony jest to parametr charakteryzujący działanie ogranicznika przepięć. Określa największą wartość napięcia do której ograniczane jest przepięcie.

UT przepięcie dorywcze jest to największa wartość przepięcia, którego działanie prze określony czas nie uszkodzi ogranicznika przepięć.

Maksymalne dobezpieczenie – jest to największa wartość dobezpieczenia instalowanego przed ogranicznikiem w celu zabezpieczenia go przed długotrwałym działaniem prądów zwarciowych.

Ochrona przeciwprzepięciowa – wytrzymałość udarowa urządzeń

Wytrzymałość udarowa urządzeń

W zależności od lokalizacji urządzeń w instalacji elektrycznej, powinny one charakteryzować się odpowiednią wytrzymałością udarową, dopasowaną do kategorii przepięć. Normy PE-EN 60664-1 i PN-HD 60364-4-443) definiują dla instalacji niskiego napięcia urządzenia o czterech kategoriach przepięć  :

Kategoria I

Poziom przepięć wytrzymywanych przez urządzenie (nap.znam. udarowe [kV]) wynosi 1,5kV. Rodzaj urządzeń : czułe narzędzia elektroniczne o zmniejszonej wytrzymałości np. komputery, sprzęt hi-fi.

Kategoria II

Poziom przepięć wytrzymywanych przez urządzenie (nap.znam. udarowe [kV]) wynosi 2,5kV. Rodzaj urządzeń : przeznaczone do zasilania z instalacji stałej, np.: przyrządy, narzędzia przenośne, sprzęt gospodarstwa domowego

Kategoria III

Poziom przepięć wytrzymywanych przez urządzenie (nap.znam. udarowe [kV]) wynosi 4kV. Rodzaj urządzeń : stanowiące część instalacji stałej i dotyczą przypadków, w których jej niezawodność i dyspozycyjność  jest przedmiotem specjalnych wymagań, np.: łączniki w instalacjach stałych, urządzenia do zastosowań przemysłowych z trwałym przyłączeniem do instalacji stałej np. piece, silniki.

Kategoria IV

Poziom przepięć wytrzymywanych przez urządzenie (nap.znam. udarowe [kV]) wynosi 6kV. Rodzaj urządzeń : do stosowania w złączach, np.: liczniki energii elektrycznej, mierniki, główne zabezpieczenia nadprądowe.

Zgodnie z powyższym urządzenia  gospodarstwa domowego oraz elektryczne narzędzia przenośne powinny charakteryzować się wytrzymałością udarową odpowiadającą II kategorii, która wynosi 2,5 kV. W praktyce jednak wobec coraz częstszego wyposażenia urządzeń we wrażliwe podzespoły elektroniczne, należy przyjmować dla nich poziom wytrzymałości nie przekraczający 1,5 kV. Z tego samego powodu poziom ochrony ograniczników przepięć Up  mają wartości niższe (ograniczniki redukują przepięcia do niższego poziomu) niż to wynika z ich przeznaczenia dla danej kategorii przepięć.

Ochrona przeciwprzepięciowa – kategorie przepięciowe

Kategorie przepięciowe

Instalacja elektryczna budynku podzielona jest na cztery kategorie (norma PE-EN 60664-1). Każdej kategorii przypisana jest odpowiednia wytrzymałość udarowa izolacji i urządzeń tam zainstalowanych. Zadaniem ograniczników przepięć jest zredukowanie powstających przepięć do wartości nie większych niż wymagana wytrzymałość udarowa urządzeń w danej kategorii przepięć.

Kategoria przepięć                                                          ` Wymagana wytrzymałość udarowa rządzeń 230/400v
I 1,5 kV
II 2,5 kV
III 4 kV
IV 6 kV