Jak chronić się przed przepięciami

Nowoczesne urządzenia elektryczne muszą odbierać energię elektryczną o określonych parametrach w sposób niezawodny i bezpieczny.

Cywilizowany rozwój społeczeństwa sprawia, że ​​ludzie coraz bardziej uzależniają się od rozmaitych urządzeń elektrycznych i elektronicznych, których odporność na przypadkowy wzrost napięcia nie jest duża.

Przepięcie w wyrobie (urządzeniu) elektrycznym — napięcie między dwoma punktami wyrobu (urządzenia) elektrycznego, którego wartość przekracza najwyższą wartość napięcia roboczego. (GOST 18311-80).

Przepięcie może być spowodowane przez:

• włączanie i wyłączanie odbiorników dużej mocy, zwłaszcza pojemnościowych lub indukcyjnych;

• wyładowanie atmosferyczne bezpośrednio do sieci elektrycznej obiektu lub w pobliżu obiektu (przepięcia atmosferyczne);

• przenikanie fal udarowych z innych urządzeń (na przykład rur wodociągowych) do instalacji elektrycznej;

• wyładowania elektrostatyczne między urządzeniami.

W przypadku bezpośredniego uderzenia pioruna w sieć zasilającą lub pośrednio poprzez indukcję, przepięcie w niektórych przewodach wewnątrz domu może osiągnąć poziom od kilku kV do kilkudziesięciu kV, a odporność na przepięcia nowoczesnych urządzeń elektronicznych nie przekracza 1,5 kV.

Obowiązujące normy techniczne nakazują stosowanie instalacji odgromowych w budownictwie. Norma europejska 1EC 664A dzieli przewody elektryczne na cztery kategorie przepięć: IV, III, II i I (rys. 1).

Każda z tych kategorii odpowiada określonemu poziomowi wymaganej udarowej rezystancji izolacji (w kV). Dotyczy to zarówno przewodów, jak i podłączonych urządzeń elektrycznych.

Podział przewodów elektrycznych na kategorie przepięć

Kategoria IV — dotyczy urządzeń znajdujących się w pierwszej części instalacji: linie elektroenergetyczne na płytach głównych, dla których rezystancja udarowa izolacji musi wynosić co najmniej 6 kV (ze względu na bezpośrednie zagrożenie przepięciami atmosferycznymi lub innymi rodzajami przepięć) ).

Kategoria III — dotyczy urządzeń i części instalacji elektrycznej (np. połączeń) zagrożonych: przepięciami atmosferycznymi redukowanymi przez wyłączniki przepięciowe (typu A) zainstalowane w pierwszej części instalacji; Zabezpieczeni odbiorcy energii ETITEC D — przepięcie od włączania i wyłączania urządzeń elektrycznych dużej mocy.

Kategoria II - dotyczy urządzeń zasilanych z rozdzielnic narażonych na ryzyko przepięć atmosferycznych, pomniejszonych o obrażenia pożarowe od czytników typu B.

Kategoria I. — odnosi się do tych części instalacji, w których poziom przepięć jest określany przez ograniczniki typu C.

Właściciele cennego sprzętu (np. sprzętu informatycznego) powinni być świadomi ryzyka przepięć i przedsięwziąć środki ostrożności.

Warystorowe ograniczniki napięcia ETITEC to modułowe urządzenia zabezpieczające instalacje elektryczne przed skutkami przepięć, zarówno atmosferycznych, jak i wynikających z załącz-wyłącz.

Najważniejszym elementem ogranicznika jest warystor. Warystor to reostat tabletkowy wykonany z tlenku cynku (ZnO), stopu metalowo-ceramicznego, którego rezystancja jest nieliniowa i silnie zależy od napięcia na zaciskach. Ma bardzo dużą rezystancję dla niskiego (ok. 275V) napięcia znamionowego i bardzo małą dla napięcia rzędu kilkudziesięciu kV.

Podczas normalnej pracy ogranicznika element warystorowy jest stale pod napięciem w sieci. Ze względu na wspomnianą już dużą rezystancję dla niskiego napięcia, prąd płynący przez warystor (tzw. prąd upływu) jest bardzo mały (nie większy niż 0,5 mA). Działanie ochronne tego elementu polega na przekazaniu prądu wyładowczego do ziemi po osiągnięciu na jego zaciskach napięcia równego jego napięciu zapłonu.

Czas potrzebny do zadziałania ogranicznika od momentu podania napięcia zapłonu to kilkadziesiąt nanosekund. Krótki czas reakcji ograniczników warystorowych jest zaletą w porównaniu z iskiernikami. Po wyzwoleniu i przejściu rozładowania warystor ogranicznika prądu na bardzo krótki czas powrotu przechodzi do stanu izolującego, uniemożliwiając przepływ kolejnego prądu.

Elementy warystorowe umożliwiają łączenie równoległe w celu zwiększenia obciążalności prądowej ograniczników całkowitych, co jest jednocześnie ich główną zaletą.Każdy ogranicznik posiada bezpiecznik termiczny, który w przypadku przekroczenia dopuszczalnego prądu płynącego podczas normalnej pracy, wyłącza warystor, tworząc przerwę w obwodzie elektrycznym, w którym pracuje.

Klasyfikacja ograniczników przepięć ETITEC

Zgodnie z normą VDE 0675 warystorowe ograniczniki napięcia ETITEC dzielą się na następujące grupy w zależności od funkcji i miejsca montażu oraz wymaganego poziomu ochrony:

• A — ogranicznik z zaciskiem na przewód (kabel) bez izolacji;

• B — ogranicznik z podwójnym zaciskiem, obustronne przebicie izolacji — do 95 mm2;

• C — ogranicznik z zaciskiem liniowym w żyłach z izolacją AsXSn o długości 16 mm2 — 200 mm;

• D — ogranicznik z podwójnym zaciskiem, przebicie izolacji z jednej strony — do 95 mm2;

• E — ogranicznik bez wspornika, śruba z gwintem M8.

Grupa A — ETITEC A. Ograniczniki tej grupy przeznaczone są do ochrony urządzeń i sieci niskiego napięcia przed przepięciami powstałymi na skutek przenikania wyładowań do obiektów znajdujących się w pobliżu napowietrznych linii elektroenergetycznych lub bezpośrednio w linii w dużej odległości od miejsca zainstalowania te ograniczniki.

Ograniczniki montuje się zgodnie z odpowiednimi normami poza obiektami — na słupach, szczególnie w miejscach, gdzie linia napowietrzna przechodzi w linię kablową, a napięcie udarowe nie powinno przekraczać 6 kV. powyżej 10 mm2 (Cu) i 16 mm2 (AI), przy czym przekroje te powinny być jak najkrótsze.

Wyłączniki instalowane w liniach zaleca się umieszczać w punktach uziemienia przewodu PE lub neutralnego przewodu uziemiającego — PEN.W innych przypadkach należy wykonać uziemienie, do którego należy podłączyć przewód PE lub PEN, do którego podłączony jest zacisk uziemiający ogranicznika. Opór elektryczny przepięcia nie powinny przekraczać 10 omów.

Grupa B — ETITEC B. Ograniczniki grupy B to pierwszy stopień ochrony wewnątrz budynku. Przeznaczone są do ograniczania przepięć wynikających z:

• prądy wyładowcze podczas bezpośredniego uderzenia pioruna w obiekt;

• bliskie porażenia lub bezpośrednie porażenie linii energetycznej obiektu — powietrze lub kabel — niskie napięcie;

• Indukcja przepięć atmosferycznych.

Ich głównym zadaniem jest ograniczenie przepięć do poziomu rezystancji izolacji odbiorników do napięcia rażeniowego — 4 kV, a także wyładowania do elektrody uziemiającej energii elektrycznej uwalnianej podczas bezpośredniego uderzenia pioruna w sieć zasilającą. Przy zastosowaniu ograniczników ETITEC B nie ma potrzeby stosowania żadnych interwałów ochronnych - ograniczniki warystorowe podczas przepływu dużego prądu (gaszenia fali uderzeniowej) nie powodują przepięć łukowych, jak ma to miejsce w przypadku świec zapłonowych.

Grupa C — ETITEC C. Głównym zadaniem ochronników grupy C (drugi stopień ochrony) jest zmniejszenie przepięć przechodzących przez ograniczniki grupy B, których wartość jest wciąż wysoka dla chronionych urządzeń.

Ograniczniki należy łączyć w tablicach rozdzielczych w miejscach rozprowadzenia instalacji elektrycznej. Mogą być również łączone na rozgałęzieniu lub w rozdzielnicy głównej (jako pierwszy stopień zabezpieczenia) w instalacjach, w których nie jest wymagane zabezpieczenie dwustopniowe, tj.Dopuszczalny poziom przepięć, który może wytrzymać izolacja odbiorników w obszarze przyłączeniowym ogranicznika ETITEC C nie może przekraczać 2,5 kV.

Ten typ ogranicznika jest przeznaczony przede wszystkim do instalacji, w których wymagany jest niski prąd (około 0,3 mA) płynący przez ogranicznik przy napięciu znamionowym Nieznany prąd upływowy.

Grupa D — ETITEC D. Wyłączniki grupy D przeznaczone są do precyzyjnej ochrony odbiorców szczególnie wrażliwych na przepięcia zwarciowe, których rezystancja izolacji nie przekracza 1,5 kV. Są również potrzebne do zabezpieczenia urządzeń w przypadku zbyt dużej odległości ogranicznika grupy C od odbiornika (powyżej 15 metrów).

Ograniczniki grupy D muszą współpracować z ogranicznikami grupy B i C razem w wielopoziomowym systemie ochrony i być przystosowane do montażu na szynie TN35 (szyna DIN).

Ograniczniki przepięć warystorowe przeznaczone do długotrwałej eksploatacji — bezobsługowe. W warunkach nominalnych czas działania ograniczników ustalono na 200 tysięcy godzin, aw tym okresie można je uruchamiać niezliczoną ilość razy.

Do ograniczników dodano elementy do zdalnej sygnalizacji uszkodzenia elementu warystora w wyniku przepięcia przy przekroczeniu określonych wartości nominalnych. Możliwość wyjęcia stosu warystorów z podstawy ogranicznika jest przewagą tych ograniczników nad ogranicznikami blokowanymi.