Uder blesku - elektrický výboj atmosférického pôvodu medzi búrkou a zemou alebo medzi búrkami, ktorý pozostáva z jedného alebo viacerých prúdových impulzov. Počas vybíjania prúdi bleskový kanál elektrický prúd, ktorý dosahuje 200 kA alebo viac. Priamy úder blesku (PUM) na objekt (konštrukciu, budovu atď.) Môže viesť k mechanickému poškodeniu konštrukcií, k poškodeniu ľudí, nesprávnemu fungovaniu alebo zlyhaniu elektrických a elektronických systémov.
V prípade výbojov medzi mračnami alebo úderov blesku s polomerom až niekoľko kilometrov v blízkosti objektov a komunikácií zahrnutých v objekte do kovových konštrukčných prvkov a komunikácií, dochádza k indukovaným prepätiam, ktoré vedú k narušeniu izolácie vodičov a zariadení, k zlyhaniu alebo zlyhaniu elektrických a elektronických systémov.
Prepätie sa vyskytuje aj pri prepínaní induktívneho a kapacitného zaťaženia, skratov v rozvodných elektrických sieťach vysokého a nízkeho napätia.
Ochrana zariadení zariadení pred prepätím sa môže zabezpečiť pri vykonávaní súboru technických opatrení vrátane:
Vytvorenie externého systému ochrany pred bleskom (MZS);
Vytvorenie uzemňovacieho systému;
Vytvorenie systému vyrovnávania potenciálu spojením všetkých kovových konštrukčných prvkov zahrnutých vo výstavbe komunikácií, skríň zariadení s výnimkou vodičov prenášajúcich prúd a signálov, do hlavnej uzemňovacej zbernice (GZS);
Tienenie štruktúr, zariadení a signálnych vodičov;
Inštalácia na všetky prúdové a signálne vodiče zariadení na ochranu proti prepätiu (SPD) s cieľom vyrovnať ich potenciál vzhľadom na zem.
Odkazy: 1. IEC 62305 „Ochrana pred údermi blesku“, časti 1-5; 2. GOST R 50571.19-2000 "Elektrické inštalácie budov. Časť 4. Požiadavky na bezpečnosť. Kapitola 44. Ochrana pred nadmerným podávaním priadze. Oddiel 443. Ochrana elektrických zariadení proti prepätiu a prepätiu. “3. PUE (7. vydanie) 4. SO-153-34.21.122-2003 „Pokyny na inštaláciu ochrany budov, štruktúr a priemyselných komunikácií pred bleskom“ .5. Technické materiály spoločnosti Hakel.
Impulzné prepätie (IP) je krátkodobé trvajúce zlomok sekundy a prudké zvýšenie (skok) napätia, čo je nebezpečné pre elektrické vedenie a elektrické zariadenie z dôvodu jeho deštruktívneho účinku.
Dôvody výskytu IP
Existujú dva hlavné dôvody vzniku IP: je to prírodné a technologické. V prvom prípade je príčinou priame alebo nepriame zásahy blesku do elektrického vedenia (vedenie prenosu energie) alebo ochrana pred bleskom chránenej budovy. V druhom prípade dochádza k prepätiu v dôsledku prepínacích preťažení na napájacích transformátorových staniciach.
Vymenovanie SPD
Na ochranu elektrického vedenia, elektrického zariadenia a elektrických spotrebičov pred náhlym prepätím a nebezpečnými impulzmi elektrického prúdu sa používajú zariadenia na ochranu pred prepätím (skratka SPD).
SPD obsahuje najmenej jeden nelineárny prvok. Ak ich existuje niekoľko, potom sa vnútorné prepojenie SPD môže vykonať medzi rôznymi fázami, medzi fázou a zemou (zem), a tiež medzi nulou a fázou, medzi nulou a zemou. Okrem toho sa spojenie nelineárnych prvkov uskutočňuje tiež vo forme určitej kombinácie.
Typy SPD
Podľa počtu vstupov SPD sú jednovstupové a dvojvstupové. Prvý typ pripojenia sa uskutočňuje súbežne s chráneným elektrickým obvodom. SPD druhého typu majú dve sady výstupov - vstup a výstup.
Podľa typu nelineárneho prvku sa delia na:
● SPD typu dochádzania;
● SPD obmedzujúceho typu;
● SPD kombinovaného typu.
- Spínací typ SPD v normálnom prevádzkovom režime má pomerne vysokú hodnotu odporu. Ale v prípade prudkého prepätia napätia sa odpor SPD prudko zmení na veľmi nízku hodnotu. Prepínače typu SPD sú založené na prepäťových svodičoch.
- SPD obmedzujúceho typu má spočiatku tiež veľký odpor, ale so zvyšujúcim sa napätím v sieti a zvyšovaním vlny elektrického prúdu sa odpor postupne znižuje. SPD tohto typu sa často nazývajú „obmedzovače“.
- Kombinované SPD sú konštrukčne zložené z prvkov so spínacou funkciou a prvkov s obmedzujúcou funkciou, sú schopné spínať napätie, obmedzovať nárast napätia a sú tiež schopné vykonávať tieto dve funkcie súčasne.
Triedy SPD
JPD sú rozdelené do troch tried. SPD triedy 1 sa používajú na ochranu pred IP spôsobenou priamou ochranou pred bleskom alebo do elektrického vedenia. SPD triedy 1 sú obvykle namontované vo vnútri úvodnej rozvodnej skrinky (GRP) alebo vo vnútri hlavnej rozvodnej dosky (GRP). SPD triedy 1 sú normalizované impulzným elektrickým prúdom s tvarom vlny 10/350 μs. Toto je najnebezpečnejšia hodnota pulzného prúdu.
SPD triedy 2 sa používajú ako dodatočná ochrana proti úderom blesku. Používajú sa aj vtedy, keď je potrebné vykonať ochranu proti rušeniu spínaním a prepätiu. Inštalácia SPD triedy 2 sa vykonáva po SPD triedy 1. SPD triedy 2 sa normalizujú impulzným prúdom s vlnovým tvarom 8/20 μs. Dizajn SPD triedy 2 je základňou (skrinkou) a špeciálnymi vymeniteľnými modulmi so signalizačným indikátorom. Ukazovateľom môžete zistiť stav SPD. Zelená farba indikátora indikuje normálnu prevádzku zariadenia, oranžová farba indikátora indikuje potrebu výmeny vymeniteľných modulov. V dizajne SPD sa niekedy používa špeciálny elektrický kontakt, ktorý na diaľku vysiela signál o stave zariadenia. Je veľmi vhodný pre servis SPD.
JPD triedy 1 + 2 sa používajú na ochranu jednotlivých obytných budov. SPD tohto typu sú inštalované v blízkosti elektrického zariadenia. Používajú sa ako posledná bariéra na ochranu zariadenia pred malým zvyškovým prepätím. Ako SPD tejto triedy sa vyrábajú špeciálne elektrické zástrčky, zásuvky atď.
Použitie SPD všetkých troch tried vám umožňuje vybudovať trojstupňovú ochranu proti prepätiu.
SPD sú pripojené k jednofázovej sieti 220V alebo k trojfázovej sieti 380V. V priemyselných zariadeniach sa najčastejšie používajú trojfázové SPD. Pokiaľ ide o súkromné \u200b\u200bdomy a domácu elektrickú sieť, používa sa SPD na napätie 220V. Celý obvod, v ktorom sa používa SPD, sa preto musí vykonávať pri takom napätí a pri použití príslušného typu SPD. Variant schémy zapojenia a návrh použitého SPD závisí od neutrálneho režimu.
Ak sú neutrálny N a ochranný vodič PE kombinované do jedného spoločného vodiča PEN, potom sa na ochranu proti IP použije najjednoduchšia konštrukcia SPD, ktorá pozostáva iba z jednej jednotky. Schéma zapojenia takéhoto SPD sa vykonáva v tejto forme: fázový drôt pripojený k vstupu SPD - výstupný drôt pripojený k vodiču PEN - paralelne chránené elektrické zariadenie alebo elektrické zariadenie.
Podľa moderných elektrických požiadaviek musí byť neutrál elektrickej siete vykonávaný oddelene od ochranného vodiča PE. V tomto prípade sa používa SPD s dvoma modulmi a samostatnými svorkami L, N, PE. Variant takejto schémy zapojenia je nasledujúci: fázový drôt je pripojený k terminálu prerušovača L zvyškového prúdu a vedie do chráneného zariadenia pomocou slučky. Neutrálny vodič je pripojený k terminálu N zariadenia SPD a tiež vedie k zariadeniu slučkou. Terminál PE zariadenia SPD je pripojený na ochrannú zbernicu PE. Chránené zariadenie sa uzemňuje rovnakým spôsobom.
Preto v prvom a druhom prípade, keď dôjde k prepätiu, pulzné prúdy prechádzajú do zeme buď cez vodič PEN alebo cez ochranný vodič PE, bez ovplyvnenia chráneného elektrického zariadenia.
Pri písaní tohto textu ma povzbudilo pocity mnohých ľudí, ktorí nepoznajú zásady práce, používajú (alebo dokonca nepoznajú existenciu) paralelnej ochrany proti prepätiu v sieti, vrátane tých, ktoré sú spôsobené bleskovými výbojmi.
Impulzný šum v sieti je celkom bežný, môže sa vyskytnúť počas búrky, pri zapnutí / vypnutí silných záťaží (keďže sieť je obvodom RLC, potom v nej existujú oscilácie, ktoré spôsobujú prepätie napätia) a mnoho ďalších faktorov. V slaboprúdových, vrátane digitálnych obvodoch, je to ešte dôležitejšie, pretože spínané rušenie preniká do zdrojov energie celkom dobre (meniče spätného toku sú najochrannejšie - v nich sa energia transformátora prenáša na záťaž, keď je primárne vinutie odpojené od siete).
V Európe je už dlho de facto takmer povinné inštalovať moduly prepäťovej ochrany (ďalej len kvôli jednoduchosti budem nazývať ochranu pred bleskom alebo SPD), hoci majú lepšie siete ako naše, a je tu menej búrok.
Použitie SPD za posledných 20 rokov, keď vedci začali vyvíjať stále viac a viac možností pre poľné tranzistory MOSFET, ktoré sa veľmi obávajú prepätia, sa stalo obzvlášť dôležitým. A také tranzistory sa používajú takmer vo všetkých spínacích zdrojoch do 1 kVA, ako kľúče na primárnej (sieťovej) strane.
Ďalším aspektom aplikácie SPD je zabezpečenie medzných hodnôt napätia medzi nulovým vodičom a vodičom uzemnenia. Prepätie na neutrálnom vodiči v sieti sa môže vyskytnúť napríklad pri prepínaní spínača automatického prenosu s rozdeleným nulovým vodičom. Počas prepnutia bude neutrálny vodič „vo vzduchu“ a na ňom môže byť čokoľvek.
Vlastnosti prepäťových impulzov
Rázové impulzy v sieti sú charakterizované tvarom vlny a prúdovou amplitúdou. Tvar aktuálneho impulzu je charakterizovaný jeho dobou nábehu a poklesu - pre európske normy sú to impulzy 10/350 μs a 8/20 μs. V Rusku, ako sa to často stalo, prijali európske normy a objavil sa GOST R 51992-2002. Čísla v označení tvaru impulzu znamenajú nasledujúce:- prvý je čas (v mikrosekundách) nárastu aktuálneho impulzu z 10% na 90% maximálnej hodnoty prúdu;
- druhý - čas (v mikrosekundách) poklesu aktuálneho impulzu do 50% maximálnej hodnoty prúdu;
Ochranné zariadenia sú rozdelené do tried v závislosti od sily impulzu, ktorý môžu rozptýliť:
1) Trieda 0 (A) - vonkajšia ochrana pred bleskom (tento príspevok sa nepovažuje);
2) Trieda I (B) - ochrana proti prepätiu, vyznačujúca sa nárazovými prúdmi s amplitúdou 25 až 100 kA tvaru vlny 10/350 μs (ochrana na vstupných a rozvodných paneloch budovy);
3) Trieda II (C) - ochrana proti prepätiu charakterizovanému nárazovým prúdom s amplitúdou 10 až 40 kA tvaru vlny 8/20 μs (ochrana v podlahových doskách, elektrických paneloch priestorov, vstupoch zariadení na dodávku energie);
3) Trieda III (D) - ochrana proti prepätiu charakterizovanému nárazovým prúdom s amplitúdou do 10 kA tvaru vlny 8/20 μs (vo väčšine prípadov je ochrana zabudovaná do zariadenia - ak je vyrobená v súlade s GOST);
Zariadenia na ochranu proti prepätiu
Hlavnými dvoma zvodičmi prepätia sú zvodiče prepätia a varistory rôznych prevedení.prepätia
Zvodič - elektrické zariadenie typu otvorené (vzduch) alebo zatvorené (naplnené inertnými plynmi), ktoré obsahuje v najjednoduchšom prípade dve elektródy. Ak je napätie na elektródach iskrovej medzery prekročené, „prerazí“, čím sa napätie na elektródach obmedzí na určitú úroveň. Počas rozpadu zvodiča ním preteká významný prúd (od stoviek ampérov po desiatky kilo ampérov) v krátkom čase (do stoviek mikrosekúnd). Ak sa po odstránení prepäťového impulzu neprekročí výkon, ktorý je zvodič schopný rozptýliť, prepne sa do pôvodného uzavretého stavu až do nasledujúceho impulzu.
Hlavné charakteristiky zvodičov:
1) Trieda ochrany (pozri vyššie);
2) Menovité prevádzkové napätie - nepretržité, odporúčané prevádzkovým napätím zvodiča výrobcu;
3) Maximálne pracovné striedavé napätie - maximálne nepretržité napätie zvodiča, pri ktorom je zaručené, že nebude pracovať;
4) maximálny pulzný vybíjací prúd (10/350) μs - maximálna hodnota amplitúdy prúdu s tvarom vlny (10/350) μs, pri ktorej iskrička nezhasne a poskytne na určitej úrovni limit napätia;
5) Menovitý impulzný vybíjací prúd (8/20) μs - menovitá hodnota amplitúdy prúdu s tvarom vlny (8/20) μs, pri ktorej zvodič poskytne obmedzenie napätia na danej úrovni;
6) Limitné napätie - maximálne napätie na elektródach iskrovej medzery počas jeho poruchy v dôsledku výskytu prepäťového impulzu;
7) Čas odozvy - otváracia doba zvodiča (pre takmer všetkých zadržačov - menej ako 100 ns);
8) (parameter, ktorý výrobcovia uvádzajú len zriedka), je statické poruchové napätie iskrovej medzery statické napätie (pomaly sa meniace v čase), pri ktorom sa iskrová medzera otvorí. Merané pomocou konštantného napätia. Vo väčšine prípadov je o 20-30% vyššia ako maximálne pracovné striedavé napätie znížené na konštantnú hodnotu (striedavé napätie krát koreň 2);
Výber iskrovej medzery je pomerne kreatívny proces s mnohými „pľuvaním do stropu“ - pretože vopred nevieme hodnotu prúdu, ktorý v sieti vznikne ...
Pri výbere iskrovej medzery sa môžete riadiť nasledujúcimi pravidlami:
1) Pri inštalácii ochrany vstupných dosiek z nadzemného elektrického vedenia alebo v oblastiach s častými búrkami nainštalujte zvodiče s maximálnym vybíjacím prúdom (10/350) μs najmenej 35 kA;
2) Vyberte maximálne nepretržité napätie mierne vyššie ako očakávané maximálne sieťové napätie (v opačnom prípade je možné, že pri vysokom sieťovom napätí sa zvodič otvorí a zlyhá pri prehriatí);
3) Vyberte zvodiče s najnižším možným obmedzujúcim napätím (v tomto prípade sa musia dodržiavať pravidlá 1 a 2). Typicky je obmedzovač napätia zvodičov triedy I od 2,5 do 5 kV;
4) Nainštalujte zvodiče špeciálne navrhnuté na tento účel medzi vodičmi N a PE (výrobcovia naznačujú, že sú určené na pripojenie k vodičom N-PE). Ďalej sú tieto zvodiče charakterizované nízkym prevádzkovým napätím, zvyčajne rádovo 250 V AC (v normálnom režime nie je napätie medzi nulovým a nulovým napätím) a veľkým vybíjacím prúdom od 50 kA do 100 kA a vyšším.
5) Zvodiče zapojte do siete pomocou vodičov s prierezom najmenej 10 mm2 (aj keď sieťové vodiče majú menší prierez) a čo najkratšie. Napríklad, ak sa v dvojmetrovom vodiči s prierezom 4 mm2 objaví prúd 40 kA, klesne (v ideálnom prípade bez zohľadnenia indukčnosti - a tu hrá veľkú úlohu) asi 350 V. obmedzujúce napätie sa bude rovnať súčtu obmedzujúceho napätia zvodiča a poklesu napätia cez vodič pri pulznom prúde (našich 350 V). Ochranné vlastnosti sú teda významne narušené.
6) Pokiaľ je to možné, inštalujte zvodič pred otvárací istič a vždy pred RCD (v tomto prípade je potrebné nainštalovať poistku s charakteristikou gL pre prúd 80-125 A v sérii so zvodičom, aby sa zabezpečilo odpojenie zvodiča od siete v prípade poruchy). Pretože nikto nedovolí inštaláciu SPD pred vstupný istič - je žiaduce, aby bol istič pri prúde najmenej 80 A s vypínacou charakteristikou D. Toto zníži pravdepodobnosť nesprávneho vypnutia ističa, keď dôjde k zastaveniu zvodiča. Inštalácia SPD pred RCD je spôsobená nízkym odporom RCD voči impulzným prúdom a navyše, keď je aktivovaný zvodič N-PE, RCD bude falošne spustiť. Taktiež je vhodné nainštalovať SPD pred elektromery (čo opäť nebudú môcť robiť energetickí inžinieri).
varistor
Varistor je polovodičové zariadenie so „chladnou“ symetrickou charakteristikou prúdu a napätia.
V pôvodnom stave má varistor vysoký vnútorný odpor (od stoviek ohmov po desiatky a stovky megohmov). Keď napätie na kontaktoch varistora dosiahne určitú úroveň, prudko zníži jeho odpor a začne viesť významný prúd, zatiaľ čo napätie na kontaktoch varistora sa mierne zmení. Podobne ako iskrová medzera je varistor schopný absorbovať energiu prepäťového impulzu trvajúceho až stovky mikrosekúnd. Ale pri dlhodobom vysokom napätí varistor zlyhá pri uvoľňovaní veľkého množstva tepla (exploduje).
Všetky varistory v prevedení na DIN lištu sú vybavené tepelnou ochranou určenou na odpojenie varistora od siete, keď je neprijateľné prehriatie (v tomto prípade je možné zistiť z miestnej mechanickej indikácie, že varistor je mimo prevádzky).
Na fotografii varistory so vstavaným tepelným relé po prekročení prevádzkového napätia rôznych hodnôt. Pri výraznom prepätí je takáto zabudovaná tepelná ochrana prakticky neúčinná - varistory explodujú, takže uši sú zablokované. Zabudovaná tepelná ochrana varistorových modulov na DIN lište je však pri dlhodobom prepätí pomerne účinná a dokáže varistor odpojiť od siete. 
Malé video naturalistických testov :) (použitie vysokého napätia na varistor s priemerom 20 mm - prekročenie 50 V)
Hlavné charakteristiky varistorov:
1) Trieda ochrany (pozri vyššie). Varistory majú obvykle ochrannú triedu II (C), III (D);
2) Menovité prevádzkové napätie - nepretržité, odporúčané výrobcom napätie varistora;
3) Maximálne pracovné striedavé napätie - maximálne nepretržité napätie varistora, pri ktorom nie je zaručené otvorenie;
4) maximálny pulzný vybíjací prúd (8/20) μs - maximálna hodnota amplitúdy prúdu s tvarom vlny (8/20) μs, pri ktorej varistor nestratí a poskytne obmedzenie napätia na danej úrovni;
5) Menovitý impulzný vybíjací prúd (8/20) μs - menovitá hodnota amplitúdy prúdu s tvarom vlny (8/20) μs, pri ktorej varistor poskytne obmedzenie napätia na danej úrovni;
6) Limitné napätie - maximálne napätie na varistore pri jeho otvorení v dôsledku výskytu prepäťového impulzu;
7) Čas odozvy - otvárací čas varistora (pre takmer všetky varistory - menej ako 25 ns);
8) (parameter, ktorý výrobcovia len zriedka uviedli), klasifikujúce napätie varistora je statické napätie (pomaly sa meniace v čase), pri ktorom zvodový prúd varistora dosiahne 1 mA. Merané pomocou konštantného napätia. Vo väčšine prípadov je o 15 - 20% vyššia ako maximálne pracovné striedavé napätie znížené na konštantnú hodnotu (striedavé napätie krát koreňovú hodnotu 2);
9) (veľmi zriedka sa uvádza v parametri výrobcu) prípustná chyba parametrov varistora - takmer pre všetky varistory ± 10%. Túto chybu treba zohľadniť pri výbere maximálneho prevádzkového napätia varistora.
Výber varistorov a zadržačov je spojený s ťažkosťami spojenými s neznámymi podmienkami ich práce.
Pri výbere ochrany varistora sa môžete riadiť nasledujúcimi pravidlami:
1) Varistory sú inštalované ako druhá alebo tretia fáza ochrany proti prepätiu;
2) Pri použití ochrany varistora triedy II spolu s ochranou triedy I je potrebné zohľadniť rôzne rýchlosti odozvy varistorov a zvodičov. Pretože je zvodič pomalší ako varistory, ak nie je SPD zhodné, varistory prevezmú väčšinu prepäťového impulzu a rýchlo zlyhajú. Aby sa vyhovelo triedam ochrany pred bleskom I a II, používajú sa špeciálne tlmivky (v takých prípadoch majú výrobcovia ultrazvuku svoj sortiment), alebo dĺžka kábla medzi SPD tried I a II musí byť najmenej 10 metrov. Nevýhodou tohto riešenia je potreba vloženia tlmiviek do siete alebo jej rozšírenia, čo zvyšuje jej indukčnú zložku. Jedinou výnimkou je nemecký výrobca PhoenixContact, ktorý vyvinul zvodiče špeciálnej triedy I s takzvaným „elektronickým zapaľovaním“, ktoré sú „zarovnané“ s varistorovými modulmi toho istého výrobcu. Tieto kombinácie SPD sa môžu inštalovať bez ďalšej koordinácie;
3) Vyberte maximálne nepretržité napätie mierne vyššie ako očakávané maximálne sieťové napätie (v opačnom prípade je možné, že pri vysokom sieťovom napätí sa varistor otvorí a zlyhá pri prehriatí). Tu však nie je možné to preháňať, pretože napätie varistorového obmedzenia priamo závisí od klasifikácie (a teda od maximálneho prevádzkového napätia). Príkladom neúspešnej voľby maximálneho prevádzkového napätia sú varistorové moduly IEK s maximálnym trvalým napätím 440 V. Ak sú nainštalované v sieti s menovitým napätím 220 V, jeho prevádzka bude mimoriadne neefektívna. Okrem toho treba mať na pamäti, že varistory majú tendenciu „starnúť“ (to znamená, že v priebehu času sa pri mnohých cykloch varistora jeho klasifikačné napätie znižuje). Optimálne pre Rusko bude použitie varistorov s dlhým prevádzkovým napätím od 320 do 350 V;
4) Musíte si vybrať s najmenšími možnými limitmi napätia (implementácia pravidiel 1 až 3 je povinná). Typicky limitujúce napätie varistora triedy II pre sieťové napätie od 900 V do 2,5 kV;
5) Nepripájajte varistory paralelne, aby ste zvýšili celkový rozptyl energie. Mnoho výrobcov ochranných zariadení SPD (najmä triedy III (D)) hreší paralelným pripojením varistorov. Pretože však 100% tých istých varistorov neexistuje (dokonca z tej istej dávky sa líšia), vždy sa jeden z varistorov stane najslabším článkom a zlyhá pri prepäťovom impulze. Pri následných impulzoch zostávajúce varistory zlyhajú v reťazci, pretože už nebudú poskytovať požadovaný disipačný výkon (to je rovnaké ako paralelné pripájanie diódy na zvýšenie celkového prúdu - to sa nedá urobiť)
6) Varistory pripojte k sieti pomocou vodičov s prierezom najmenej 10 mm2 (aj keď sieťové vodiče majú menší prierez) a najmenšej možnej dĺžky (rovnaké zdôvodnenie ako pre zvodiče).
7) Pokiaľ je to možné, varistory inštalujte pred prerušovač obvodu a vždy pred RCD. Pretože nikto nedovolí nainštalovať SPD pred vstupný istič - je žiaduce, aby bol istič na prúde najmenej 50 A s vypínacou charakteristikou D (pre varistory triedy II). Ak sa varistor vypne, zníži sa tým pravdepodobnosť falošne pozitívneho výsledku.
Stručný prehľad výrobcov SPD
Poprední výrobcovia špecializujúci sa na SPD nízkonapäťových sietí sú: Phoenix Contact; Dehn; OBO Bettermann; CITEL HAKEL. Mnoho výrobcov nízkonapäťových zariadení má vo svojich produktoch tiež moduly SPD (ABB, Schneider Electric atď.). Okrem toho Čína úspešne kopíruje SPD svetových výrobcov (keďže Varistor je pomerne jednoduché zariadenie, čínski výrobcovia vyrábajú pomerne kvalitné výrobky - napríklad moduly TYCOTIU).Okrem toho existuje na trhu pomerne málo hotových prepäťových ochranných panelov vrátane modulov jednej alebo dvoch tried ochrany, ako aj poistiek na zaistenie bezpečnosti v prípade zlyhania ochranných prvkov. V takom prípade je tienidlo namontované na stenu a pripojené k existujúcemu zapojeniu v súlade s odporúčaniami výrobcu.
Náklady na SPD sa občas líšia v závislosti od výrobcu. Naraz (pred niekoľkými rokmi) som vykonal analýzu trhu a vybral som niekoľko výrobcov triedy ochrany II (niektorí neboli zahrnutí do zoznamu kvôli nedostatku návrhov modulov pre požadované dlhodobé prevádzkové napätie 320 V alebo 350 V).
Ako poznámku o kvalite môžem uviesť iba moduly HAKEL (napríklad PIIIMT 280 DS) - majú slabé kontaktné spojenia vložiek a sú vyrobené z horľavého plastu, čo GOST R 51992-2002 zakazuje. V súčasnej dobe spoločnosť HAKEL aktualizovala niekoľko produktov - o tom nemôžem nič povedať, pretože HAKEL už nikdy nebudem používať
Použitie triedy SPD III (D) a ochrana digitálnych obvodov zariadení sa ponechajú na neskôr.
Na záver môžem povedať, že ak po prečítaní všetkého máte viac otázok ako po prečítaní nadpisu, je to dobré, pretože téma sa zaujímala, a je taká rozsiahla, že môžete napísať viac ako jednu knihu.
Tagy:
- ochrana pred bleskom
- SPD
- ochrana proti prepätiu
Ak máte vo svojom dome nainštalované veľa drahých domácich spotrebičov, je lepšie postarať sa o zabezpečenie komplexnej ochrany elektrickej siete. V tomto článku budeme hovoriť o zariadeniach na ochranu proti prepätiu, o tom, prečo sú potrebné, čo sú a ako sú nainštalované.
Povaha prepätia a ich vplyv na technológiu
Od detstva sa mnohí zoznámili s ruchom odpojenia domácich spotrebičov od siete pri prvých náznakoch hroziacej búrky. V súčasnosti sa elektrické vybavenie mestských sietí stalo vyspelejším, v dôsledku čoho zanedbávajú mnohé ochranné prvky. Zároveň problém vôbec nezmizol, domáce spotrebiče, najmä v súkromných domoch, sú stále ohrozené.
Povaha výskytu prepäťového prepätia (IP) môže byť prirodzená a spôsobená človekom. V prvom prípade FE vznikajú v dôsledku blesku vstupujúceho do nadzemného elektrického vedenia a vzdialenosť medzi kontaktným miestom a rizikovými spotrebiteľmi môže byť až niekoľko kilometrov. Je tiež možné zasiahnuť rádiové stožiare a bleskozvody pripojené 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
Technogenické IP sú nepredvídateľné, vznikajú v dôsledku prepínania preťaženia na transformátorových a distribučných rozvodniach. 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 možné aj prerušenie izolácie v elektroinštalácii domu, čo vedie k niekoľkým skratom a požiaru.
Ako SPD funguje a ako to funguje
SPD môže mať, v závislosti od triedy ochrany, polovodičové zariadenie s varistormi alebo môže mať kontaktný vybíjač. 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 normalizovanou medzerou.
Keď skok napätia, dokonca aj veľmi krátky, prechádza týmto prvkom a šíri sa po zemi alebo je kompenzovaný prudkým poklesom odporu vo fázovo nulovej slučke (skrat). Po stabilizácii napätia zvodič stratí šírku pásma a zariadenie opäť pracuje v normálnom režime.
SPD teda na chvíľu uzavrie obvod, takže prebytok napätia sa môže premeniť na tepelnú energiu. Prístrojom zároveň prechádzajú významné prúdy - od desiatok do stoviek kilometrov.
Aký je rozdiel medzi triedami ochrany
V závislosti od príčin IP sa rozlišujú dve charakteristiky zvýšenej napäťovej vlny: 8/20 a 10/350 mikrosekúnd. Prvá číslica je čas, počas ktorého IP získava maximálnu hodnotu, druhá je doba poklesu na nominálne hodnoty. Ako vidíte, druhý typ prepätia je nebezpečnejší.
Zariadenia triedy I sú navrhnuté tak, aby chránili proti IP s charakteristikou 10/350 μs, najčastejšie sa vyskytujú počas bleskových výbojov v elektrických vedeniach bližších ako 1500 m k spotrebiteľovi. Zariadenia sú schopné krátkodobo prejsť prúd od 25 do 100 kA cez seba, takmer všetky zariadenia triedy I sú založené na zvodičoch.
SPD triedy II sú zamerané na kompenzáciu SP 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 s prúdovými hodnotami menšími ako 10 kA s charakteristikou IP 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 vyššia je dolná prahová hodnota priepustného prúdu, tým menej citlivá je SPD. Inými slovami: pri krátkych a relatívne nízkych hodnotách IP nemusí výkonný SPD fungovať a citlivejší nebude schopný vyrovnať sa s prúdmi tohto rozsahu.
Zariadenia s ochrannou triedou III sú navrhnuté tak, aby eliminovali najnižšie napätie - iba niekoľko tisíc voltov. Ich vlastnosti sú úplne podobné ochranným zariadeniam inštalovaným výrobcami pri napájaní domácich spotrebičov. Pri duplikovanej inštalácii sú prvými, ktorí preberajú záťaž a bránia prevádzke SPD v zariadeniach, ktorých životnosť je obmedzená na 20 - 30 cyklov.
Existuje potreba SPD, hodnotenie rizika
Úplný zoznam požiadaviek na organizáciu ochrany proti IP je uvedený v IEC 61643-21, povinná inštalácia sa môže určiť podľa IEC 62305-2, podľa ktorej sa stanovuje konkrétne hodnotenie stupňa rizika úderu blesku a jeho dôsledkov.
Všeobecne platí, že pri dodávke elektriny z nadzemného elektrického vedenia je inštalácia SPD triedy I takmer vždy výhodná, pokiaľ sa neprijme súbor opatrení na zníženie vplyvu búrok na režim napájania: znovuzapájacie stožiare, vodič PEN a kovové nosné prvky, bleskozvod so samostatnou uzemňovacou slučkou, inštalácia. potenciálne vyrovnávacie systémy.
Ľahší spôsob hodnotenia rizika je porovnanie nákladov na nechránené domáce spotrebiče a ochranné zariadenia. Dokonca aj vo viacposchodových budovách, kde je prepätie veľmi nízke s charakteristikou 8/20, je riziko zlyhania izolácie alebo poruchy zariadení dosť vysoké.
Inštalácia zariadení do hlavného rozvádzača
Väčšina SPD je modulárna a dá sa namontovať na 35 mm DIN lištu. Jedinou požiadavkou je, že štít na inštaláciu SPD musí mať kovové puzdro s povinným pripojením k ochrannému vodiču.
Pri výbere SPD by sa okrem hlavných prevádzkových charakteristík mal brať do úvahy aj menovitý prevádzkový prúd v obtokovom režime, ktorý musí zodpovedať zaťaženiu vo vašej sieti. Ďalším parametrom je maximálny limit napätia, nemal by byť nižší ako najvyššia hodnota v rámci denných výkyvov.
SPD sú sériovo zapojené do napájacej jednofázovej alebo trojfázovej siete prostredníctvom dvojpólového a štvorpólového ističa. Jeho inštalácia je nevyhnutná v prípade spájkovania elektród zapaľovacej medzery alebo pri poruche varistora, ktorý spôsobuje neustále skratovanie. Fázy a ochranný vodič sú pripojené k horným svorkám SPD ak spodným vodičom - nula.
Príklad pripojenia SPD: 1 - vstup; 2 - istič; 3 - SPD; 4 - uzemňovací autobus; 5 - uzemňovacia slučka; 6 - elektromer; 7 - diferenciálny automat; 8 - spotrebiteľským strojom
Pri inštalácii viacerých ochranných zariadení s rôznymi triedami ochrany sa vyžaduje ich koordinácia pomocou špeciálnych tlmiviek, ktoré sú sériovo spojené s SPD. Bezpečnostné zariadenia sú do obvodu integrované vzostupne podľa triedy. Bez koordinácie budú citlivejšie SPD niesť hlavnú záťaž na seba a skôr zlyhajú.
Inštalácii tlmiviek sa možno vyhnúť, ak dĺžka káblového vedenia medzi zariadeniami presiahne 10 metrov. Z tohto dôvodu sú SPD triedy I namontované na fasáde ešte pred počítadlom, ktoré chránia účtovnú jednotku pred prepätím, a druhá a tretia trieda sa inštalujú na rozvádzače a podlahové / skupinové panely.
Prepäťová ochrana je jedným z najznámejších vysokonapäťových zariadení používaných na ochranu siete.
Popis zariadenia
Na úvod je potrebné vysvetliť, prečo v zásade vznikajú pulzné prepätia a prečo sú nebezpečné. Príčinou tohto procesu je narušenie atmosférického alebo prepínacieho procesu. Takéto chyby sú celkom schopné spôsobiť obrovské škody na elektrických zariadeniach, ktoré budú vystavené takémuto nárazu.
Tu sa oplatí uviesť príklad na hromozvode. Toto zariadenie sa vyrovná s výbojom silného výboja, ktorý zasiahne predmet, ale nemôže žiadnym spôsobom pomôcť, ak výboj vstúpi do siete cez vonkajšie vedenia. Ak k tomu dôjde, prvý vodič, ktorý sa dostane do kontaktu s takýmto výbojom, zlyhá a môže tiež spôsobiť poškodenie iného elektrického zariadenia, ktoré je pripojené k tej istej elektrickej sieti. Elementárna ochrana - vypnutie všetkých zariadení počas búrky, ale v niektorých prípadoch to nie je možné, a preto sa vymysleli zariadenia, ako sú zvodiče prepätia.
Čo bude zariadenie používať
Ak hovoríme o konvenčných ochranných zariadeniach, potom je ich konštrukcia o niečo horšia ako konštrukcia zvodiča. V normálnej verzii sú nainštalované rezistory na karborund. Ďalšou konštrukciou sú iskrové medzery, ktoré sú vzájomne prepojené sekvenčným spôsobom.
Pri prepäťových svodičoch existujú také prvky ako nelineárne tranzistory. Základom týchto prvkov bol oxid zinočnatý. Existuje niekoľko takýchto detailov a všetky sú kombinované do jedného stĺpca, ktorý je umiestnený v špeciálnom puzdre vyrobenom z materiálu, ako je porcelán alebo polymér. To zaisťuje úplne bezpečné používanie takýchto zariadení a tiež ich spoľahlivo chráni pred vonkajšími vplyvmi.
Je dôležité si uvedomiť, že hlavným znakom prepäťovej ochrany je konštrukcia odporov na báze oxidu zinočnatého. Táto konštrukcia vám umožňuje výrazne rozšíriť funkcie, ktoré môžu zariadenie vykonávať.
Technické špecifikácie
Rovnako ako každé iné zariadenie, aj zvodič má základnú charakteristiku, ktorá určuje jeho výkon a kvalitu. V takom prípade bol takým ukazovateľom veľkosť prevádzkového napätia, ktoré môže byť napájané na svorky zariadenia bez časového obmedzenia.
Je tu ďalšia charakteristika - vodivý prúd. Toto je hodnota prúdu, ktorý prechádza zariadením pod vplyvom napätia. Tento ukazovateľ sa dá merať iba v podmienkach skutočného používania zariadenia. Hlavné číselné ukazovatele tohto parametra sú kapacita a aktivita. Celkový ukazovateľ tejto charakteristiky môže dosiahnuť niekoľko stoviek mikroampónov. Získaná hodnota tejto charakteristiky vyhodnocuje výkon potlačenia prepätia.
Opis poistného zariadenia
Pri výrobe tohto zariadenia výrobcovia používajú rovnaké elektrické a konštrukčné metódy, aké sa používajú pri výrobe iných výrobkov. Toto je najzreteľnejšie pri kontrole rozmerov a materiálov použitých v tomto prípade. Vzhľad má tiež určité podobnosti s inými zariadeniami. Je však potrebné poznamenať, že osobitná pozornosť sa venuje takým veciam, ako je inštalácia prepäťovej ochrany, ako aj jej ďalšie pripojenie k všeobecným elektroinštaláciám typu pre spotrebiteľa.
Existuje niekoľko požiadaviek, ktoré sa špecificky vzťahujú na túto triedu zariadení. Zvodič musí byť úplne chránený pred priamym kontaktom človeka. Riziko, že zariadenie vznieti v dôsledku možného preťaženia, by sa malo úplne vylúčiť. Ak prvok zlyhá, nemalo by to spôsobiť skrat v potrubí.
Vymenovanie a použitie zadržačov
Hlavným účelom nelineárnych zvodičov prepätia je izolácia elektrického zariadenia od atmosférického alebo prepínacieho prepätia. Toto zariadenie patrí do skupiny vysokonapäťových zariadení.
V týchto zariadeniach nie je taká sekcia, ako je iskrová medzera. Ak porovnáme prevádzkový rozsah zvodiča a bežného, \u200b\u200bobmedzovač je schopný odolávať hlbokým poklesom napätia. Hlavným cieľom tohto zariadenia je vydržať tieto zaťaženia bez časového obmedzenia. Ďalším významným rozdielom medzi prepäťovým potlačením a konvenčným ventilom je to, že rozmery, ako aj fyzická hmotnosť konštrukcie sú v tomto prípade oveľa menšie. Prítomnosť takého prvku, ako je veko vyrobené z porcelánu alebo polymérov, viedla k skutočnosti, že vnútro zariadenia je spoľahlivo chránené pred vonkajšími vplyvmi prostredia.
OPN-10
Zariadenie tohto zariadenia sa trochu líši od zvyčajného zadržača. V tomto uskutočnení sa používa varistorová kolóna, ktorá je uzavretá v pneumatike. Na vytvorenie pneumatiky sa v tomto prípade už nepoužíva porcelán alebo polyméry, ale rúrka zo sklenených vlákien, na ktorú je pritlačená škrupina vyrobená zo silikónovej gumy odolnej voči sledovaniu. Stĺpik varistora má okrem toho hliníkové vodiče, ktoré sú na oboch stranách utiahnuté a tiež zaskrutkované do rúrky.
