Zariadenie na ochranu pred bleskom, schéma zapojenia. Inštalácia UZIP - schémy zapojenia, pravidlá inštalácie Čo je prepätie

21.04.2024

Blesk môže spôsobiť požiare, vážne zničenie, výbuchy, zranenia ľudí a zvierat vrátane smrti. Odborníci rozlišujú primárne a sekundárne dopady úderu blesku. Prvé nastanú, keď zasiahne objekty priamo. Priamy vstup atmosférickej elektriny do obytných a priemyselných budov ich môže úplne zničiť, zabiť človeka alebo viesť k nehodám spôsobeným človekom.

Sekundárny úder blesku (elektromagnetická alebo elektrostatická indukcia) je spôsobený výbojom blesku v blízkosti objektu alebo vnesením vysokých potenciálov do budov cez podzemné alebo vonkajšie kovové konštrukcie, komunikácie, nadzemné elektrické vedenia a drôty na iné účely, ako aj potrubia alebo káble.

Sekundárny vplyv úderu blesku negatívne ovplyvňuje telefonovanie, elektrické siete domácností 220/380 V, mobilné komunikačné systémy, ale aj prenos informácií a dát, satelitné a televízne vysielanie. Zlyhanie vyššie uvedených systémov aj na krátky čas môže viesť k nenapraviteľným následkom, preto moderné systémy ochrany objektov pred bleskom zahŕňajú ochranu ako pred priamym úderom blesku, tak aj pred jeho sekundárnymi prejavmi.

Čo je to nárazové napätie?

Krátkodobý, ale významný nárast napätia, ako aj výskyt elektromotorickej sily na kovových konštrukciách, sa nazýva impulzné prepätie. Odborníci zvyčajne rozlišujú prejavy elektromagnetickej a elektrostatickej indukcie, vnášanie vysokých potenciálov do objektu, ako aj spínacie prepätie.

Impulzné prepätie spínacieho pôvodu je spojené s náhlou zmenou prevádzkového režimu v napájacej sústave, pri skrate, zapínaní a vypínaní transformátorov, zapnutí záložného napájania a pod. S rozvojom tohto typu prepätia vedie energia akumulovaná v sieťových prvkoch v dôsledku prudkej zmeny parametrov prevádzkového režimu k rozvoju prechodného procesu s výrazným skokom napätia.

Zvýšenie napätia v niektorých prípadoch môže dosiahnuť hodnoty stokrát vyššie ako ich normálne prevádzkové parametre. To vedie nielen k zlyhaniu elektrických a elektronických zariadení a nástrojov, systémov napájania, telekomunikácií a komunikácií, kontroly a riadenia, ale môže to spôsobiť aj požiar a dokonca smrť.

Dôvodom vzniku vysokého napätia je zvyčajne výboj blesku, spínacie procesy v napájacích systémoch, ako aj elektromagnetické rušenie spôsobené výkonnými priemyselnými elektroinštaláciami. Existujú prepätia:

prepínanie;
priamy výboj (pri vybíjaní do vonkajšej ochrany pred bleskom alebo nadzemného elektrického vedenia);
indukované (pri výboji v blízkosti budovy alebo do blízkych objektov).

Elektromagnetická indukcia po výboji blesku je charakterizovaná tvorbou magnetického poľa v obrysoch kovových komunikácií rôznych tvarov s časovo premenlivými parametrami. V tomto prípade hodnota elektromotorickej sily závisí od amplitúdy a sklonu bleskového prúdu, ako aj od veľkosti a tvaru samotného obvodu.

Indukciu elektrostatického charakteru vyvoláva akumulácia pod kupovitými oblakmi s určitým elektrickým potenciálom nábojov s opačným znamienkom. Ale v zemi a na vodivých štruktúrach pozemných priemyselných alebo obytných zariadení vedie táto akumulácia k tomu, že počas výboja blesku nemajú náboje čas prúdiť do zeme a stávajú sa príčinou prepätia. Najčastejšie sa potenciálny rozdiel objavuje medzi kovovými rúrami (voda alebo kanalizácia), elektrickými rozvodmi umiestnenými v budove a plechovou strechou. Navyše, čím vyššia je budova, tým väčšia je hodnota akumulovaných potenciálov.

Príklady škôd spôsobených sekundárnymi účinkami blesku

Zničenie telefónneho prístroja a provizórneho elektroinštalačného rozvádzača

Charakteristika rázového napätia

Energetická saturácia moderných priemyselných a obytných zariadení, prítomnosť rozsiahlej elektrickej siete od dizajnérov ochranných systémov si vyžaduje kompetentný výber zariadení na ochranu proti prepätiu (SPD). K tomu je potrebné pochopiť hlavné parametre charakterizujúce výsledné prepäťové impulzy, a to:

priebeh prúdu (charakterizovaný časom vzostupu a poklesu);
prúdová amplitúda.

Na popis výbojových prúdov blesku sa používajú 2 typy priebehov: dlhé (10/350 μs) a krátke (8/20 μs). Prvý zodpovedá priamemu (priamemu) úderu blesku a ukazuje zvýšenie prúdu o 10 μs na maximálnu hodnotu impulzu (I imp) a zníženie jeho čítania 2 krát za 350 ms. Počas diaľkového výboja blesku a počas spínacích procesov sa pozoruje krátka vlna. Charakterizuje nárast prúdu za 8 μs na maximum (I max) a pokles na polovičnú hodnotu za 20 μs. Impulz 10/350 μsec pôsobí na elektrickú sieť desiatky krát dlhší ako 8/20 μsec, preto je pre chránené objekty nebezpečnejší.

Typy SPD

SPD majú puzdro vyrobené z nehorľavého plastu a vo väčšine prípadov ide o zvodiče alebo varistory rôznych konfigurácií. Dnes majú tlmiče prepätia indikátor zlyhania. Tieto zariadenia sú potrebné na vytvorenie spoľahlivého a efektívneho systému vnútornej ochrany pred bleskom.

Iskrisko je zvyčajne elektrické zariadenie (otvorený vzduch alebo uzavretý typ) s dvoma elektródami. Keď sa napätie zvýši na určitú hodnotu, prerazia, čím sa odstráni prepäťový impulz. Varistor je polovodičové zariadenie, ktoré má symetrickú strmú charakteristiku prúdového napätia. Princíp jeho fungovania spočíva v tom, že pri dosiahnutí určitej hodnoty napätia na jeho kontaktoch rýchlo a výrazne znižuje hodnotu svojho odporu a prechádza prúdom.

Prepäťové ochrany sú charakterizované parametrami menovitého, impulzného napätia a dočasného prepätia. V závislosti od impulzného výkonu, ktorý môže SPD rozptýliť a v súlade s GOST R 1992-2002 (IEC 61643-1-98), existujú 3 triedy obmedzovačov:

I B (amplitúda 25-100 kA; pre vlnu 10/350 μsec) - používa sa v rozvodných paneloch;
II C (amplitúda 10-40 kA; pre vlnu 8/20 μs) - používa sa vo vstupoch napájacích zariadení, izbových panelov;
III D (amplitúda do 10 kA; pre vlnu 8/20 μs) - zvyčajne sú zariadenia tejto triedy už zabudované do elektrických spotrebičov.

Moderný človek, ktorý sa snaží držať krok s dobou, napĺňa svoj domov elektrickými spotrebičmi na najrôznejšie účely. Nie každý majiteľ domu si ale myslí, že ak sa v sieti objaví čo i len veľmi krátkodobé impulzné napätie, niekoľkonásobne vyššie ako menovité napätie, môže zlyhať celá jeho drahá flotila elektrozariadení a elektroniky. Je pozoruhodné, že vplyv prepätia na elektrických spotrebičov je škodlivý v tom, že postihnuté zariadenie sa spravidla stáva nevhodným na opravu. Táto udalosť vyššej moci, aj keď nie často, môže byť zaručená ako dôsledok prepätia v sieťach spôsobeného búrkami, prekrývaním núdzových fáz alebo spínacími procesmi. Na ochranu elektrických zariadení sú určené takzvané prepäťové ochrany. Nižšie sme diskutovali o princípe fungovania SPD, triedach a rozdieloch medzi nimi.

Klasifikácia SPD

Zariadenia na ochranu pred prepätím sú širokým a všeobecným pojmom. Táto kategória zariadení zahŕňa zariadenia, ktoré možno rozdeliť do tried:

I trieda. Navrhnuté na ochranu pred priamym vystavením blesku. Tieto zariadenia musia byť vybavené vstupnými distribučnými zariadeniami (IDU) administratívnych a priemyselných budov a obytných bytových domov.
II triedy. Zabezpečujú ochranu elektrických rozvodných sietí pred prepätiami spôsobenými spínacími procesmi, ako aj plnia funkcie druhého stupňa ochrany pred úderom blesku. Montované a pripojené k sieti v rozvodných doskách.
III trieda. Používajú sa na ochranu zariadení pred prepätiami spôsobenými rázmi zvyškového napätia a asymetrickým rozdelením napätia medzi fázou a nulovým vodičom. Zariadenia tejto triedy pracujú aj v režime vysokofrekvenčného interferenčného filtra. Sú najrelevantnejšie pre podmienky súkromného domu alebo bytu, sú pripojené a inštalované priamo v priestoroch spotrebiteľov. Obľúbené sú najmä zariadenia, ktoré sa vyrábajú ako moduly vybavené rýchloupínacím držiakom pre inštaláciu na, alebo majú konfiguráciu elektrických zásuviek alebo sieťových zástrčiek.

Typy zariadení

Všetky zariadenia, ktoré poskytujú ochranu pred prepätím, sú rozdelené do dvoch typov, ktoré sa líšia dizajnom a princípom činnosti. Pozrime sa, ako fungujú rôzne typy SPD.

Ventily a iskriská. Princíp činnosti zvodičov je založený na využití iskriskového efektu. Konštrukcia zvodičov zabezpečuje vzduchovú medzeru v prepojke spájajúcej fázy elektrického vedenia s uzemňovacou slučkou. Pri nominálnej hodnote napätia je obvod v prepojke prerušený. V prípade výboja blesku dôjde v elektrickom vedení k poruche vzduchovej medzery, obvod medzi fázou a zemou sa uzavrie a vysokonapäťový impulz ide priamo do zeme. Konštrukcia ventilovej medzery v obvode s iskriskom obsahuje odpor, na ktorom je tlmený vysokonapäťový impulz. Vo väčšine prípadov sa zvodiče používajú v sieťach vysokého napätia.

Potlačovače prepätia (SPD). Tieto zariadenia nahradili zastarané a objemné zvodiče. Aby ste pochopili, ako funguje obmedzovač, musíte si zapamätať vlastnosti nelineárnych odporov, ktoré sú postavené na využití ich charakteristík prúdového napätia. Varistor sa používa ako nelineárne odpory v SPD. Pre ľudí, ktorí nie sú skúsení v zložitosti elektrotechniky, trochu informácií o tom, z čoho pozostáva a ako to funguje. Hlavným materiálom na výrobu varistorov je oxid zinočnatý. V zmesi s oxidmi iných kovov vzniká zostava pozostávajúca z p-n prechodov, ktorá má prúdovo-napäťové charakteristiky. Keď napätie v sieti zodpovedá nominálnym parametrom, prúd v obvode varistora je blízky nule. Keď dôjde k prepätiu, dôjde k prudkému zvýšeniu prúdu na p-n prechodoch, čo vedie k zníženiu napätia na nominálnu hodnotu. Po normalizácii parametrov siete sa varistor vráti do nevodivého režimu a neovplyvňuje činnosť zariadenia.

Kompaktné rozmery zvodičov prepätia a široká škála odrôd týchto zariadení umožnili výrazne rozšíriť rozsah použitia týchto zariadení, bolo možné použiť prepäťovú ochranu ako prostriedok prepäťovej ochrany pre súkromný dom alebo byt . Obmedzovače impulzného napätia namontované na varistoroch však majú napriek všetkým svojim výhodám oproti zvodičom jednu významnú nevýhodu - obmedzenú životnosť. Kvôli tepelnej ochrane, ktorá je v nich zabudovaná, zostáva zariadenie po aktivácii nejaký čas nefunkčné, z tohto dôvodu je na tele SPD umiestnené rýchloupínacie zariadenie, ktoré umožňuje rýchlu výmenu modulu.

Viac o tom, čo je SPD a aký je jeho účel, sa dozviete z videa:

Ako zariadiť ochranu?

Pred inštaláciou a pripojením zariadení na ochranu proti prepätiu je potrebné, inak všetky práce na usporiadaní SPD stratia zmysel. Klasická schéma poskytuje 3 úrovne ochrany. Na vstupe sú inštalované zvodiče (trieda ochrany I) poskytujúce ochranu pred bleskom. Ďalšie ochranné zariadenie triedy II, zvyčajne zvodič, sa zapája do rozvodnej dosky domu. Stupeň jeho ochrany by mal zabezpečiť zníženie veľkosti prepätia na parametre, ktoré sú bezpečné pre domáce spotrebiče a osvetľovaciu sieť. V bezprostrednej blízkosti elektronických výrobkov citlivých na kolísanie prúdu a napätia je žiaduca trieda III.

Pri pripájaní SPD je potrebné zabezpečiť ich prúdovú ochranu a ochranu proti skratu vstupným ističom alebo poistkami. Viac o inštalácii týchto ochranných zariadení vám povieme v samostatnom článku.

Pozreli sme sa teda na princíp fungovania SPD, triedy a rozdiel medzi nimi. Dúfame, že poskytnuté informácie boli pre vás užitočné!

Norma GOST 13109-97 neudáva žiadne obmedzujúce alebo prípustné hodnoty impulzu, ale dáva nám iba tvar tohto impulzu a jeho definíciu. Pri meraniach predpokladáme, že by sa v sieti nemali vyskytovať impulzy. A ak sú, tak to bude potrebné nejako vyriešiť a hľadať tých, ktorí sú na vine. Pri našich meraniach v sieťach 0,4 kV sme sa nestretli s problémami s impulzmi. To nie je prekvapujúce - meranie na strane 0,4 kV bude akýkoľvek impulz absorbovaný alebo prerušený tlmičmi prepätia, ale to je téma na iný článok. Ale ako sa hovorí, dopredu varovaný je predpažený. Preto v článku dáme to, čo vieme.

Toto sú definície z GOST 13109-97:

napäťový impulz - prudká zmena napätia v určitom bode elektrickej siete, po ktorej nasleduje obnovenie napätia na pôvodnú alebo blízku úroveň v priebehu času až niekoľkých milisekúnd;

— amplitúda impulzu – maximálna okamžitá hodnota napäťového impulzu;

— trvanie impulzu – časový interval medzi počiatočným okamihom napäťového impulzu a okamihom obnovenia okamžitej hodnoty napätia na pôvodnú úroveň alebo jej blízkosť;

Odkiaľ prichádzajú impulzy?

Impulzné napätia sú spôsobené bleskovými javmi, ako aj prechodnými procesmi pri spínaní v napájacej sústave. Bleskové a spínacie napäťové impulzy sa výrazne líšia charakteristikami a tvarom.

Pulzné napätie je náhla zmena napätia v určitom bode elektrickej siete, po ktorej nasleduje obnovenie napätia na pôvodnú alebo blízku úroveň v priebehu 10-15 μs (bleskový impulz) a 10-15 ms (spínací impulz). A ak je trvanie prednej časti impulzu bleskového prúdu rádovo kratšie ako impulz spínacieho prúdu, potom môže byť amplitúda impulzu blesku o niekoľko rádov vyššia. Nameraná maximálna hodnota výbojového prúdu blesku sa v závislosti od jeho polarity môže pohybovať od 200 do 300 kA, čo sa vyskytuje len zriedka. Typicky tento prúd dosahuje 30-35 kA.

Obrázok 1 ukazuje oscilogram napäťového impulzu a obrázok 2 zobrazuje jeho celkový pohľad.

Údery bleskov v elektrických vedeniach alebo v ich blízkosti do zeme vedú k vzniku impulzných napätí, ktoré sú nebezpečné pre izoláciu vedení a elektrických zariadení rozvodní. Hlavnou príčinou zlyhania izolácie elektroenergetických zariadení, prerušenia dodávky elektriny a nákladov na jej obnovu je poškodenie týchto zariadení bleskom.

Obrázok 1 – Napäťový pulzný oscilogram

Obrázok 2 – Celkový pohľad na napäťový impulz

Bleskové impulzy sú bežným javom. Pri výbojoch sa blesk dostáva do zariadenia na ochranu pred bleskom budov a rozvodní prepojených vysokonapäťovými a nízkonapäťovými káblami, komunikačným a riadiacim vedením. Pri jednom blesku možno pozorovať až 10 impulzov, ktoré nasledujú za sebou s intervalom 10 až 100 ms. Keď blesk zasiahne uzemňovacie zariadenie, jeho potenciál vzrastie vzhľadom na vzdialené body a dosiahne milión voltov. To prispieva k tomu, že v slučkách vybavených káblovými a nadzemnými spojmi sa indukujú napätia v rozmedzí od niekoľkých desiatok voltov až po mnoho stoviek kilovoltov. Pri údere blesku do nadzemných vedení sa pozdĺž nich šíri prepäťová vlna a dostáva sa až k prípojniciam rozvodne. Prepäťová vlna je obmedzená buď pevnosťou izolácie pri jej prieraze, alebo zvyškovým napätím ochranných zvodičov, pričom sa udržiava zvyšková hodnota dosahujúca desiatky kilovoltov.

Impulzy spínacieho napätia vznikajú pri spínaní indukčných (transformátory, motory) a kapacitných (kondenzátorové banky, káble) záťaží. Vyskytujú sa pri skrate a jeho vypnutí. Hodnoty impulzov spínacieho napätia závisia od typu siete (nadzemná alebo káblová), typu spínania (zapnutie alebo vypnutie), charakteru záťaže a typu spínacieho zariadenia (poistka, odpojovač, istič). Spínacie prúdové a napäťové impulzy majú oscilačný, tlmený, opakujúci sa charakter v dôsledku horenia oblúka.

Hodnoty spínacích napäťových impulzov s trvaním na úrovni 0,5 amplitúdy impulzu (pozri obr. 3.22), rovných 1-5 ms, sú uvedené v tabuľke.

Napäťový impulz je charakterizovaný amplitúdou U imp.a, maximálna hodnota napätia U imp, trvanie nábežnej hrany, t.j. časový interval od začiatku pulzu t začína, kým nedosiahne svoju maximálnu (amplitúdovú) hodnotu t amp a trvanie napäťového impulzu na úrovni 0,5 jeho amplitúdy t zosilňovač 0,5. Posledné dve časové charakteristiky sú znázornené ako zlomok ∆ t zosilňovač/ t imp 0,5.

Hodnota spínacích impulzných napätí

Zoznam použitých zdrojov

1. Kuzhekin I.P. , Larionov V.P., Prochorov V.N. Blesk a ochrana pred bleskom. M.: Znak, 2003

2. Kartashev I.I. Riadenie kvality elektrickej energie / I.I. Kartashev, V.N. Tulsky, R.G. Shamonov a kol.: ed. Yu.V. Šarova. – M.: Vydavateľstvo MPEI, 2006. – 320 s.: ill.

3. GOST 13109-97. Elektrická energia. Elektromagnetická kompatibilita technických zariadení. Normy kvality elektrickej energie vo všeobecných napájacích systémoch. Zadajte. 1999-01-01. Minsk: IPK Standards Publishing House, 1998. 35 s.

Jedným z faktorov vedúcich k poškodeniu elektrického zariadenia je atmosférické prepätia spojené s údermi blesku. Účinky atmosférickej elektriny sa delia na:

rovno blesk zasiahne elektrické zariadenie;
údery bleskov blízko s elektrickým zariadením, ktoré ho ovplyvňuje pomocou silného elektromagnetického impulzu;
údery bleskov vo vzdialenosti od spotrebiteľov, ktorých elektromagnetická vlna je vnímaná polovodičovou telemechanikou a komunikačnými zariadeniami a vytvára interferenciu s ich prevádzkou.

Účinky atmosférických prepätí sa vyznačujú krátkou dobou trvania impulzu – rádovo v desiatkach milisekúnd. Počas tejto doby sa však napätie v sieti mnohokrát zvyšuje. To vedie k poruchám izolácie a poškodeniu komunikačných liniek a nimi napájaných spotrebiteľov.

Na ochranu pred prepätiami vznikajúcimi pri výbojoch blesku sa používajú zariadenia, ktoré obmedzujú hodnotu amplitúdy napätia na úroveň, ktorá je bezpečná pre izoláciu elektrických zariadení.

Lapače iskier a ventilov, lapače

Prvé zariadenia používané na obmedzenie veľkosti prepätí v sieti boli iskry. Ich pôsobenie je založené na rozpade vzduchovej medzery pevnej dĺžky pri určitom napätí.

Zvodič je zapojený medzi chránené fázy a obvod ochrany pred bleskom. Pre každú fázu je stanovený osobný prvok. Môže byť otvorený a pozostávať z kovových tyčí umiestnených s ich koncami oproti sebe. Alebo môže pozostávať z elektród uzavretých v izolačnom obale.

V okamihu bleskového prepätia prerazí iskrisko zvodiča a impulzný výkon ide do zeme cez obvod ochrany pred bleskom. Z tohto dôvodu je úroveň napätia obmedzená. Na konci impulzu oblúk zhasne a iskrisko je opäť pripravené na použitie. V normálnom režime nespotrebováva prúd a neovplyvňuje prevádzkový režim elektrickej inštalácie.

Druhým zariadením chrániacim izoláciu pred prepätím bolo ventilové poistky. Pozostávajú z dvoch prvkov zapojených do série: viacnásobné iskrisko a zhášací odpor. Pri prepätí sa iskriská prerazia a cez ne a odpor preteká prúd. V dôsledku toho sa napätie v sieti znižuje. Akonáhle je rušivý vplyv odstránený, oblúk v iskriskách zhasne a iskrisko sa vráti do pôvodnej polohy.

Ventilové lapače sú utesnené a pracujú ticho, na rozdiel od lapačov iskier, ktoré uvoľňujú produkty horenia oblúka do atmosféry.

Ventily a iskriská sa používajú iba vo vysokonapäťových elektrických inštaláciách.

Predchádzajúce ochranné zariadenia sú vymenené Obmedzovače prepätia (OSL).

Vo vnútri je zvodič prepätia varistor: rezistor s nelineárnou závislosťou odporu od napätia, ktoré je naň aplikované. Pri prekročení prahovej hodnoty napätia sa prúd cez varistor prudko zvýši, čím sa zabráni jeho ďalšiemu zvýšeniu. Po odznení bleskového alebo spínacieho impulzu sa zvodič prepätia vráti do pôvodného stavu.

V porovnaní s predchádzajúcimi zariadeniami sú zvodiče prepätia spoľahlivejšie a menších rozmerov. Ich charakteristiky sú precíznejšie vybrané, čo umožnilo vyvinúť flexibilnú stratégiu ich efektívneho využitia.

Modulárne zvodiče pre siete nízkeho napätia sa nazývajú Prepäťové ochranné zariadenia (SPD).

Tie obsahujú:

Nárazová vlna je štandardizovaná pre nasledujúce prípady:

priamy úder blesku - 10/350 us;
vplyv nepriameho pôsobenia blesku – 8/20 us.

Podľa zamýšľaného účelu, podľa normy IEC, sú SPD rozdelené do typov 1-3 podľa GOST R 51992-2002, sú rozdelené do skúšobných tried (I – III). Zhoda a účel týchto charakteristík sú uvedené v tabuľke.

Typy podľa IEC 61643	Triedy podľa GOST R 51992-2002	Účel	Miesto inštalácie
1	ja	Na obmedzenie prepätia z priameho úderu blesku	Pri vstupe do budovy, v hlavnom rozvodnom paneli
2	II	Na obmedzenie prepätí zo vzdialených úderov blesku a spínacích prepätí	Na vstupy, kde nehrozia priame nárazy
1+2	I+II	Charakteristiky SPD typu 1 a 2 sú kombinované	Rovnaké ako typ 1 alebo 2
3	III	Na ochranu citlivých spotrebiteľov. Majte najnižšiu úroveň ochranného napätia	Na priamu inštaláciu u spotrebiteľov

Podľa ich dizajnu sa SPD vyrábajú s rôznym počtom pólov: od jedného do štyroch.

Výber SPD

Najprv je potrebné určiť mieru dopadu blesku alebo spínacieho prepätia na chránený objekt. Na tento účel sa používajú údaje o intenzite výbojov blesku v mieste inštalácie, zohľadňuje sa prítomnosť zariadení na ochranu pred bleskom, elektrické vedenie a ich dĺžka. Ak je vstup do domu vedený káblovým vedením, potom je viac chránený pred priamym úderom blesku ako nadzemné vedenie.

Elektroinštalácia budovy je rozdelená do zón chránených SPD zodpovedajúcich tried. Účelom tohto rozdelenia je: postupne znižovať úroveň prepätia aby výkonnejšie zariadenia tlmili hlavnú vlnu rázov a pri jej pohybe distribučnou sieťou zariadenia nižšej triedy ešte viac znižovali jej vplyv, čím sa zabezpečí minimum v mieste pripojenia spotrebiteľov.

Zároveň je zabezpečená bezpečnosť elektrických zariadení výber triedy izolácie zodpovedajúcej ochrannej zóne.

Zapnuté vstupom do budovy Sú nainštalované typy SPD 1 alebo 1+2. Odolávajú impulzu z priameho úderu blesku a znižujú ho na hodnotu prijateľnú pre elektrické zariadenia s triedou izolácie IV (do 6 kV). Miesto inštalácie SPD je vo vstupnom paneli, ASU (vstupný rozvádzač) alebo hlavnom rozvádzači (hlavný rozvádzač).

Trieda izolácie elektrických zariadení umiestnených v týchto rozvádzačoch po SPD nesmie byť horšia III (do 4 kV).

Ďalšia línia obrany je rozvodné dosky, napojený na ASU alebo hlavný rozvádzač v hĺbke objektu. Pri ich vchode sú inštalované SPD typu II, zníženie úrovne prepätia na hodnotu prijateľnú pre elektrické zariadenia s triedou izolácie II (2,5 kV). To chráni spotrebiteľov, ktorí sa zapájajú priamo do elektrických zásuviek a osvetľovacích zariadení.

Ak je potrebné chrániť elektrické zariadenia, najcitlivejšie na rušenie(počítačové vybavenie, komunikačné zariadenia), použité SPD typ 3, inštalovaný v tesnej blízkosti chráneného objektu.

Požiadavky na pripojenie SPD

S trojfázovým napájaním a uzemňovacím systémom TN-C sú všetky tri napäťové fázy pripojené k SPD. V prípade systémov TN-C-S alebo TN-S sa k trom fázam pridáva neutrálny pracovný vodič. Svorka „PE“ je pripojená k hlavnej uzemňovacej zbernici ASU alebo PE zbernici rozvádzača. Hlavná uzemňovacia zbernica je pripojená k uzemňovacej slučke budovy.

Vzhľadom na rozšírené používanie polovodičovej a mikroprocesorovej techniky vo výrobe a v bežnom živote sa dnes otázka ochrany elektrických sietí do 1000 V pred spínacími a bleskovými prepätiami stáva obzvlášť aktuálnou.

Drahé zariadenia vyrobené s použitím polovodičových prvkov majú slabú izoláciu a dokonca aj mierne zvýšenie napätia ich môže poškodiť.

V súlade s prijatou nomenklatúrou sa obmedzovač prepätia v elektrických inštaláciách s napätím do 1 kV nazýva zariadenie na ochranu proti prepätiu. (SPD).

Princíp fungovania je podobný princípu činnosti supresorov prepätia (OSS) a je založený na nelinearite prúdovo-napäťovej charakteristiky ochranného prvku. Pri navrhovaní prepäťovej ochrany v sieťach do 1 kV sa spravidla poskytujú 3 stupne ochrany, z ktorých každý je navrhnutý pre určitú úroveň impulzných prúdov a strmosť čela vlny.

SPD I - zariadenie 1. triedy je inštalované na vstupe do objektu a plní funkciu I. stupňa prepäťovej ochrany. Jeho pracovné podmienky sú najťažšie. Takéto zariadenie je určené na obmedzenie impulzných prúdov so strmosťou čela vlny 10/350 μs. Amplitúda impulzných prúdov 10/350 μs je v rozmedzí 25-100 kA, trvanie čela vlny dosahuje 350 μs.

SPD II - sa používa ako ochrana pred prepätiami spôsobenými prechodovými procesmi v distribučných sieťach, ako aj ako druhý stupeň po SPD I. Jeho ochranný prvok je určený pre impulzné prúdy s priebehom 8/20 μs. Amplitúda prúdu je v rozsahu 15-20 kA.

SPD III - slúži na ochranu sietí pred zvyškovým prepätím po zariadeniach prvej a druhej triedy. Inštalujú sa priamo na chránené zariadenie a sú normalizované pulznými prúdmi s priebehom 1,2/50 μs a 8/20 μs.

Zariadenie. Zariadenia všetkých tried majú podobnú štruktúru, rozdiel spočíva v charakteristikách ochranného prvku. Konštrukčne sa zariadenie skladá z pevnej základne a odnímateľného modulu. Základňa je pripevnená priamo na konštrukcie rozvodných skríň na DIN lištu.

Odnímateľný modul sa vkladá do základne pomocou kontaktov čepele. Tento dizajn uľahčuje vlastnú výmenu poškodeného nelineárneho prvku. Ako nelineárny prvok sa používajú varistory a zvodiče rôznych prevedení. Ich prevedenie môže byť jedno-, dvoj- alebo trojpólové, výber závisí od počtu vodičov chránenej siete.

Zahraniční výrobcovia vybavujú svoje výrobky indikátormi prevádzky zariadenia, čo vám umožňuje vizuálne určiť jeho použiteľnosť. V drahších modeloch môžu byť nainštalované tepelné spúšte, aby sa zabránilo prehriatiu nelineárneho prvku, ktorý nie je určený na dlhodobý tok prúdov.

Schéma zapojenia. Na vykonávanie prepäťovej ochrany v elektrických inštaláciách sú časti vedúce prúd zámerne pripojené k zemnej slučke cez prvky s nelineárnou charakteristikou prúdového napätia.

V elektrických inštaláciách do 1000 V je pre použitie SPD potrebné mať uzemňovací vodič PE s normovaným odporom. Napriek tomu, že samotné zariadenia sú navrhnuté pre vysoké impulzné prúdy a napätia, nie sú vhodné na dlhodobé zvyšovanie napätia a tok zvodových prúdov.

Mnohí výrobcovia odporúčajú chrániť prepäťové ochrany pomocou poistkových vložiek. Tieto odporúčania sa vysvetľujú rýchlejším vypínaním poistiek v oblastiach impulzných prúdov, ako aj častým poškodením kontaktného systému ističov pri prerušení prúdov takejto veľkosti.

Pri vykonávaní trojstupňovej prepäťovej ochrany musia byť zariadenia umiestnené v určitej vzdialenosti od seba pozdĺž dĺžky drôtu. Napríklad od SPD I k SPD II musí byť vzdialenosť aspoň 15 m po dĺžke kábla, ktorý ich spája. Dodržiavanie tejto podmienky umožňuje selektívne pracovať na rôznych stupňoch a spoľahlivo potlačiť všetky poruchy v sieti.

Vzdialenosť medzi II. a III. etapou je 5 metrov. Ak nie je možné oddeliť zariadenia na predpísané vzdialenosti, použije sa zodpovedajúca tlmivka, čo je aktívny indukčný odpor ekvivalentný odporu vodičov.

Vlastnosti podľa výberu. Najkritickejšou oblasťou ochrany pred prepätím blesku je vstup do budovy. SPD v prvej časti obmedzuje najväčší impulzný prúd. Blade kontakty pre SPD prvej triedy predstavujú najväčšiu zraniteľnosť zariadenia.

Impulzné prúdy s amplitúdou 25-50 kA sú sprevádzané významnými elektrodynamickými silami, ktoré môžu viesť k tomu, že vymeniteľný modul vyskočí z nožových kontaktov a zbaví elektrickú sieť prepäťovej ochrany, preto je lepšie použiť SPD. bez odnímateľného modulu ako prvý stupeň.

Pri výbere prvotriednej ochrany je lepšie uprednostniť zariadenia na báze zvodičov. Výroba varistorových SPD pre pulzný prúd väčší ako 20 kA je pomerne náročná na prácu a nákladná, preto ich sériová výroba nie je opodstatnená.

Ak teda výrobca na varistorovom zariadení uvádza menovitý Iimp viac ako 20 kA, mali by ste byť pri takomto nákupe opatrní; Možno vás výrobca zavádza.

SPD využívajúce iskrisko s otvorenou komorou je pri spustení nebezpečné, preto je jeho použitie opodstatnené v rozvodných skriniach, kde je vylúčená prítomnosť človeka počas prevádzky chráneného priestoru. Prúdenie impulzného prúdu cez kontakty iskriska nevyhnutne vedie k zapáleniu oblúka.

Pri horení oblúka môžu horúce plyny a rozstrekovanie roztaveného kovu poškodiť ľudské zdravie a život. Skriňa, v ktorej je inštalované SPD tohto typu, musí byť vyrobená z ohňovzdorného materiálu so všetkými otvormi utesnenými.

Ako nelineárny prvok možno použiť aj iskriská s obvodom zapaľovacej elektródy. Pomocou prídavnej elektródy môžete regulovať moment rozpadu iskriska a otvorenia iskriska. Použitie zapaľovacej elektródy umožňuje znížiť úroveň impulzného napätia a koordinovať činnosť SPD rôznych tried.

Ak však zlyhá riadiaci obvod zapaľovacej elektródy, na výstupe bude ochrana s neznámou charakteristikou, ktorá nemusí zaručiť nielen správnu činnosť, ale vôbec fungovanie.