Treść artykułu
- Charakter przepięć i ich wpływ na technologię
- Jak działa SPD i jak działa
- Jaka jest różnica między klasami ochrony
- Czy istnieje potrzeba SPD, oceny ryzyka
- Montaż urządzeń w rozdzielnicy głównej
Jeżeli w Twoim domu jest dużo drogich sprzętów AGD, lepiej zadbać o organizację kompleksowej ochrony sieci elektrycznej. W tym artykule opowiemy o urządzeniach przeciwprzepięciowych, dlaczego są potrzebne, czym są i jak są instalowane.
Charakter przepięć i ich wpływ na technologię
Od dzieciństwa wiele osób wie, jak kłopoty związane z odłączaniem domowych urządzeń elektrycznych od sieci przy pierwszych oznakach zbliżającej się burzy. Obecnie wyposażenie elektryczne sieci miejskich stało się bardziej wyrafinowane, dlatego wielu zaniedbuje podstawowe urządzenia zabezpieczające. Jednocześnie problem nie zniknął całkowicie, sprzęt AGD, zwłaszcza w domach prywatnych, nadal jest zagrożony..
Charakter występowania przepięć impulsowych (IP) może być naturalny i spowodowany przez człowieka. W pierwszym przypadku IP powstaje w wyniku uderzenia pioruna w napowietrzne linie energetyczne, a odległość między punktem uderzenia a zagrożonymi konsumentami może wynosić nawet kilka kilometrów. Uderzenie jest również możliwe w masztach radiowych i odgromnikach podłączonych do głównego obwodu uziemiającego, w którym to przypadku w sieci domowej pojawia się przepięcie indukowane.
1 – zdalne uderzenie pioruna w linie energetyczne; 2 – konsumenci; 3 – pętla masy; 4 – bliskie uderzenie pioruna w linie energetyczne; 5 – bezpośrednie uderzenie pioruna w piorunochron
Sztuczne adresy IP są nieprzewidywalne; powstają w wyniku przełączania przeciążeń w transformatorach i podstacjach rozdzielczych. Przy asymetrycznym wzroście mocy (tylko na jednej fazie) możliwy jest gwałtowny wzrost napięcia, prawie niemożliwe jest to do przewidzenia.
Napięcia impulsowe są bardzo krótkie w czasie (poniżej 0,006 s), pojawiają się w sieci systematycznie i najczęściej pozostają niezauważone przez obserwatora. Urządzenia gospodarstwa domowego są zaprojektowane tak, aby wytrzymać przepięcia do 1000 V, które pojawiają się najczęściej. Przy wyższym napięciu gwarantowana jest awaria zasilaczy, możliwa jest również awaria izolacji w okablowaniu domowym, co prowadzi do wielu zwarć i pożarów.
Jak działa SPD i jak działa
SPD w zależności od stopnia ochrony może posiadać element półprzewodnikowy na warystorach lub mieć ogranicznik styków. W trybie normalnym SPD działa w trybie obejścia, prąd w nim przepływa przez bocznik przewodzący. Bocznik jest podłączony do uziemienia ochronnego przez warystor lub dwie elektrody z ściśle regulowaną przerwą.
Przy skoku napięcia, nawet bardzo krótkiego, prąd przepływa przez te elementy i rozchodzi się po ziemi lub jest kompensowany przez gwałtowny spadek rezystancji w pętli zerowej fazy (zwarcie). Po ustabilizowaniu się napięcia ogranicznik traci swoją pojemność i urządzenie ponownie pracuje w trybie normalnym..
W ten sposób SPD zamyka obwód na chwilę, aby nadwyżka napięcia mogła zostać zamieniona na energię cieplną. Jednocześnie przez urządzenie przepływają znaczne prądy – od kilkudziesięciu do setek kiloamperów.
Jaka jest różnica między klasami ochrony
W zależności od przyczyn IP rozróżnia się dwie charakterystyki fali przepięcia: 8/20 i 10/350 mikrosekund. Pierwsza cyfra to czas, w którym MT osiągnie swoją maksymalną wartość, druga to czas, w którym MT spadnie do wartości nominalnych. Jak widać, drugi rodzaj przepięcia jest bardziej niebezpieczny..
Urządzenia klasy I przeznaczone są do ochrony przed zasilaniem o charakterystyce 10/350 μs, które najczęściej występuje podczas wyładowania atmosferycznego w linii elektroenergetycznej bliżej niż 1500 m od odbiorcy. Urządzenia są w stanie przepuszczać przez siebie prąd od 25 do 100 kA przez krótki czas, prawie wszystkie urządzenia klasy I oparte są na ogranicznikach.
SPD klasy II są przeznaczone do kompensacji zasilaczy o charakterystyce 8/20 μs, ich szczytowe wartości prądu wahają się od 10 do 40 kA.
Klasa ochronności III ma na celu kompensację przepięć o wartościach prądu poniżej 10 kA przy charakterystyce zasilania 8/20 μs. Urządzenia o klasie ochronności II i III oparte są na elementach półprzewodnikowych.
Może się wydawać, że wystarczy zainstalować tylko urządzenia klasy I, jako najpotężniejsze, ale tak nie jest. Problem polega na tym, że im wyższy niższy próg natężenia prądu przepustowego, tym mniej wrażliwy jest SPD. Innymi słowy: przy krótkich i relatywnie niskich wartościach zasilania mocny SPD może nie działać, a czulszy nie poradzi sobie z prądami o tej wielkości..
Urządzenia o klasie ochronności III mają na celu wyeliminowanie najniższych zasilaczy – zaledwie kilka tysięcy woltów. Charakteryzują się one całkowicie podobną charakterystyką do zabezpieczeń instalowanych przez producentów w zasilaczach do urządzeń gospodarstwa domowego. Dzięki redundantnej instalacji jako pierwsi przejmują obciążenie i zapobiegają działaniu SPD w urządzeniach, których zasoby są ograniczone do 20-30 cykli.
Czy istnieje potrzeba SPD, oceny ryzyka
Pełna lista wymagań dotyczących organizacji ochrony przed zasilaniem zawarta jest w normie IEC 61643-21, możliwe jest określenie obowiązkowej instalacji zgodnie z normą IEC 62305-2, według której ustala się szczegółową ocenę stopnia zagrożenia uderzeniem pioruna i jego skutków.
Ogólnie rzecz biorąc, przy zasilaniu z napowietrznych linii przesyłowych instalacja SPD klasy I jest prawie zawsze preferowana, chyba że podjęto zestaw środków w celu zmniejszenia wpływu burz na tryb zasilania: ponowne uziemienie podpór, przewód PEN i metalowe elementy nośne, piorunochron z oddzielną pętlą uziemienia, instalacja potencjalne systemy wyrównywania.
Łatwiejszym sposobem oceny ryzyka jest porównanie kosztów niezabezpieczonych urządzeń i urządzeń zabezpieczających. Nawet w budynkach wielokondygnacyjnych, gdzie przepięcia są bardzo niskie o charakterystyce 8/20, ryzyko przebicia izolacji lub awarii urządzeń jest dość wysokie..
Montaż urządzeń w rozdzielnicy głównej
Większość SPD jest modułowych i można je zainstalować na szynie DIN 35 mm. Jedynym wymaganiem jest to, aby ekran do instalacji SPD miał metalową obudowę z obowiązkowym połączeniem z przewodem ochronnym..
Wybierając SPD, oprócz podstawowych charakterystyk wydajności, należy również wziąć pod uwagę znamionowy prąd roboczy w trybie obejścia, musi on odpowiadać obciążeniu w sieci. Kolejnym parametrem jest maksymalne napięcie graniczne, nie powinno ono być niższe niż najwyższa wartość w ramach dobowych wahań.
SPD są podłączane szeregowo, odpowiednio, do jednofazowej lub trójfazowej sieci zasilającej za pośrednictwem dwubiegunowego i czterobiegunowego wyłącznika. Jego montaż jest konieczny w przypadku lutowania elektrod iskiernika lub awarii warystora powodującej trwałe zwarcie. Fazy i przewód ochronny są podłączone do górnych zacisków SPD, do dolnych zacisków – zero.
Przykład podłączenia SPD: 1 – wejście; 2 – przełącznik automatyczny; 3 – SPD; 4 – szyna uziemiająca; 5 – pętla masy; 6 – licznik energii elektrycznej; 7 – maszyna różnicowa; 8 – do maszyn konsumentów
W przypadku instalacji kilku urządzeń ochronnych o różnych klasach ochrony należy je skoordynować za pomocą specjalnych dławików połączonych szeregowo z SPD. W coraz większej klasie wbudowane są zabezpieczenia. Bez koordynacji bardziej czułe SPD przejmą główne obciążenie i wcześniej ulegną awarii..
Instalacji dławików można uniknąć, jeśli długość linii kablowej między urządzeniami przekracza 10 metrów. Z tego powodu SPD klasy I montuje się na elewacji jeszcze przed licznikiem, chroniąc dozownik przed przepięciem, a na ASU i osłonach podłogowych / grupowych odpowiednio II i III klasy..
Bądź pierwszy, który skomentuje ten wpis