Защита от пренапрежение и пренапрежение на ток от мълния

Защита от пренапрежение и пренапрежение на ток от мълния

Пренапрежение от атмосферен произход
Определения за пренапрежение

Пренапрежение (в системата) всяко напрежение между един фазов проводник и земя или между фазови проводници, чиято пикова стойност надвишава съответния пик на най-високото напрежение за дефиниция на оборудването от Международния електротехнически речник (IEV 604-03-09)

Различни видове пренапрежение

Пренапрежението е импулс на напрежение или вълна, който се наслагва върху номиналното напрежение на мрежата (вж. Фиг. J1)

Този тип пренапрежение се характеризира с (виж фиг. J2):

• времето на нарастване tf (в μs);
• градиентът S (в kV / μs).

Пренапрежението нарушава оборудването и произвежда електромагнитно излъчване. Освен това продължителността на пренапрежението (T) причинява енергиен пик в електрическите вериги, който може да разруши оборудването.
Фиг. J2 - Основни характеристики на пренапрежение

Четири вида пренапрежение могат да нарушат електрическите инсталации и товари:

• Превключващи пренапрежения: високочестотни пренапрежения или смущаващи смущения (вж. Фиг. J1), причинени от промяна в стационарно състояние в електрическа мрежа (по време на работа на разпределителните уреди).
• Пренапрежения с честота на мощност: свръхнапрежения със същата честота като мрежата (50, 60 или 400 Hz), причинени от постоянна промяна на състоянието в мрежата (след повреда: повреда на изолацията, повреда на неутралния проводник и др.).
• Пренапрежения, причинени от електростатичен разряд: много кратки пренапрежения (няколко наносекунди) с много висока честота, причинени от разряда на натрупаните електрически заряди (например човек, който ходи по килим с изолиращи подметки, е електрически зареден с напрежение от няколко киловолта).
• Пренапрежения от атмосферен произход.

Характеристики на пренапрежение от атмосферен произход

Удари на мълния в няколко фигури: Мълниите произвеждат изключително голямо количество импулсна електрическа енергия (вж. Фигура J4)

• от няколко хиляди ампера (и няколко хиляди волта)
• с висока честота (приблизително 1 мегагерца)
• с кратка продължителност (от микросекунда до милисекунда)

Между 2000 и 5000 бури непрекъснато се формират в целия свят. Тези бури са придружени от удари на мълния, които представляват сериозна опасност за хората и оборудването. Светкавичните светкавици удрят земята със средно 30 до 100 удара в секунда, т.е. 3 милиарда удара на мълния всяка година.

Таблицата на фигура J3 показва някои стойности на удара на мълнията със свързаната с тях вероятност. Както се вижда, 50% от ударите на мълнията имат ток над 35 kA и 5% ток над 100 kA. Следователно енергията, предавана от удара на мълнията, е много висока.

Фиг. J3 - Примери за стойности на разряд на мълния, дадени от стандарта IEC 62305-1 (2010 - Таблица A.3)

Фиг. J4 - Пример за ток на мълния

Мълниите също причиняват голям брой пожари, най-вече в земеделски райони (разрушават къщи или ги правят негодни за употреба). Високите сгради са особено податливи на удари от мълния.

Ефекти върху електрическите инсталации

Мълниите увреждат по-специално електрическите и електронните системи: трансформатори, електромери и електрически уреди както в жилищни, така и в производствени помещения.

Разходите за отстраняване на щетите, причинени от мълния, са много високи. Но е много трудно да се оценят последиците от:

• смущения, причинени на компютри и телекомуникационни мрежи;
• грешки, генерирани при изпълнението на програмируеми програми за логически контролер и системи за управление.

Освен това цената на оперативните загуби може да бъде много по-висока от стойността на унищоженото оборудване.

Удари от мълния

Светкавицата е високочестотно електрическо явление, което причинява пренапрежение на всички проводими елементи, особено на електрическите кабели и оборудване.

Ударите от мълнии могат да повлияят на електрическите (и / или електронните) системи на сградата по два начина:

• от директното въздействие на удара на мълнията върху сградата (вж. фиг. J5 а);
• чрез непряко въздействие на удара на мълнията върху сградата:
• Удар от мълния може да падне върху въздушна електропроводна линия, захранваща сграда (вж. Фиг. J5 b). Свръхтокът и пренапрежението могат да се разпространят на няколко километра от точката на удара.
• Удар от мълния може да падне в близост до електропровода (вж. Фиг. J5 c). Именно електромагнитното излъчване на мълниеносния ток произвежда висок ток и пренапрежение в електрозахранващата мрежа. В последните два случая опасните токове и напрежения се предават от електрозахранващата мрежа.

Удар от мълния може да падне близо до сграда (вж. Фиг. J5 d). Потенциалът на Земята около точката на удара се повишава опасно.

Фиг. J5 - Различни видове удари от мълния

Във всички случаи последиците за електрическите инсталации и товари могат да бъдат драматични.

Фиг. J6 - Последица от удар на мълния

Мълния пада върху незащитена сграда.	Мълния пада близо до въздушна линия.	Мълния пада близо до сграда.
Токът на мълнията тече към земята през повече или по-малко проводими конструкции на сградата с много разрушителни ефекти: термични ефекти: Много силно прегряване на материалите, причиняващо пожар механични ефекти: Структурна деформация термичен проблясък: Изключително опасното явление в присъствието на запалими или експлозивни материали (въглеводороди, прах и др.)	Токът на мълнията генерира пренапрежения чрез електромагнитна индукция в разпределителната система. Тези пренапрежения се разпространяват по линията към електрическото оборудване вътре в сградите.	Ударът на мълнията генерира същите видове пренапрежение като описаните противоположности. Освен това светкавичният ток се издига обратно от земята към електрическата инсталация, като по този начин причинява повреда на оборудването.
Сградата и инсталациите вътре в сградата обикновено са унищожени	Електрическите инсталации в сградата обикновено са унищожени.

Различните начини на разпространение

Общ режим

Общомодовите пренапрежения се появяват между проводници под напрежение и земя: фаза-земя или неутрал-земя (виж фиг. J7). Те са опасни особено за уреди, чиято рамка е свързана със земята поради рискове от диелектричен срив.

Фиг. J7 - Общ режим

Диференциален режим

Появяват се пренапрежения в диференциален режим между проводници под напрежение:

фаза към фаза или фаза към неутрала (вж. фиг. J8). Те са особено опасни за електронно оборудване, чувствителен хардуер като компютърни системи и т.н.

Фиг. J8 - Диференциален режим

Характеристика на светкавичната вълна

Анализът на явленията позволява дефинирането на видовете вълни на ток на мълния и напрежение.

• 2 вида токови вълни се разглеждат от стандартите на IEC:
• Вълна 10/350 µs: за характеризиране на текущите вълни от директен удар на мълния (вж. Фиг. J9);

Фиг. J9 - 10/350 µs текуща вълна

• 8/20 µs вълна: за характеризиране на текущите вълни от непряк удар на мълния (вж. Фиг. J10).

Фиг. J10 - 8/20 µs текуща вълна

Тези два вида вълни на мълния се използват за определяне на тестове на SPD (IEC стандарт 61643-11) и устойчивост на оборудването срещу токове на мълния.

Пиковата стойност на текущата вълна характеризира интензивността на удара на мълнията.

Пренапреженията, създадени от удари на мълния, се характеризират с вълна на напрежение 1.2 / 50 µs (вж. Фиг. J11).

Този тип вълна от напрежение се използва за проверка на оборудването, издържащо на пренапрежения от атмосферен произход (импулсно напрежение съгласно IEC 61000-4-5).

Фиг. J11 - 1.2 / 50 µs вълна на напрежение

Принцип на мълниезащита
Общи правила за мълниезащита

Процедура за предотвратяване на рисковете от мълния
Системата за защита на сграда от въздействието на мълнията трябва да включва:

• защита на конструкциите от директни удари на мълния;
• защита на електрическите инсталации от директни и индиректни удари на мълния.

Основният принцип за защита на инсталацията срещу риск от мълния е да се предотврати достигането на обезпокоителна енергия до чувствително оборудване. За да се постигне това, е необходимо:

• улови тока на мълнията и го насочи към земята по най-прекия път (избягвайки близостта на чувствително оборудване);
• извършване на изравняване на потенциала на инсталацията; Това изравняване на потенциала се осъществява чрез свързващи проводници, допълнени от устройства за защита от пренапрежение (SPD) или искрови междини (напр. Искрена междина на антенна мачта).
• минимизиране на индуцираните и индиректни ефекти чрез инсталиране на SPD и / или филтри. За елиминиране или ограничаване на пренапреженията се използват две защитни системи: те са известни като система за защита на сградата (за външната страна на сградите) и система за защита на електрическата инсталация (за вътрешността на сградите).

Система за защита на сградата

Ролята на системата за защита на сградата е да я предпазва от преки удари на мълния.
Системата се състои от:

• улавящото устройство: мълниезащитната система;
• низходящи проводници, проектирани да предават тока на мълнията към земята;
• Земните изводи на „пачи крак“, свързани заедно;
• връзки между всички метални рамки (изравняване на потенциали) и земните проводници.

Когато токът на мълнията тече в проводник, ако се появят потенциални разлики между него и свързаните към земята рамки, които се намират в близост, последният може да причини разрушителни проблясъци.

3-те типа мълниезащитна система
Използват се три вида сградни защити:

Гръмоотводът (обикновен прът или със задействаща система)

Гръмоотводът е метален захващащ връх, поставен в горната част на сградата. Той е заземен от един или повече проводници (често медни ленти) (вж. Фиг. J12).

Фиг. J12 - Гръмоотвод (обикновен прът или със задействаща система)

Гръмоотводът с опънати проводници

Тези проводници са опънати над конструкцията, за да бъдат защитени. Те се използват за защита на специални конструкции: зони за изстрелване на ракети, военни приложения и защита на въздушни линии с високо напрежение (вж. Фиг. J13).

Фиг. J13 - Опънати проводници

Мълниепроводът с мрежеста клетка (клетка на Фарадей)

Тази защита включва поставяне на множество долни проводници / ленти симетрично навсякъде около сградата. (виж фиг. J14).

Този тип мълниезащитна система се използва за силно изложени сгради, в които се помещават много чувствителни инсталации като компютърни зали.

Фиг. J14 - Мрежеста клетка (клетка на Фарадей)

Последици от защитата на сградата за оборудването на електрическата инсталация

50% от тока на мълнията, изпускан от системата за защита на сградата, се издига обратно в заземителните мрежи на електрическата инсталация (вж. Фиг. J15): потенциалното нарастване на рамките много често надвишава способността за издържане на изолацията на проводниците в различните мрежи НН, телекомуникации, видео кабел и др.).

Освен това потокът на ток през низходящите проводници генерира индуцирани пренапрежения в електрическата инсталация.

В резултат на това системата за защита на сградата не защитава електрическата инсталация: следователно е задължително да се осигури система за защита на електрическата инсталация.

Фиг. J15 - Директен ток на гръмотевица

Мълниезащита - Защитна система за електрическа инсталация

Основната цел на системата за защита на електрическата инсталация е да ограничи пренапреженията до стойности, приемливи за оборудването.

Системата за защита на електрическата инсталация се състои от:

• един или повече SPD в зависимост от конфигурацията на сградата;
• еквипотенциалното свързване: метална мрежа от открити проводящи части.

изпълнение

Процедурата за защита на електрическите и електронните системи на сградата е следната.

Търсене на информация

• Идентифицирайте всички чувствителни товари и тяхното местоположение в сградата.
• Идентифицирайте електрическите и електронните системи и съответните им точки на влизане в сградата.
• Проверете дали в сградата или в близост има мълниезащитна система.
• Запознайте се с разпоредбите, приложими за местоположението на сградата.
• Оценете риска от удари на мълния според географското местоположение, вида на захранването, плътността на удара на мълнията и др.

Внедряване на решение

• Инсталирайте свързващи проводници върху рамки чрез мрежа.
• Инсталирайте SPD в входящото разпределително табло на НН.
• Инсталирайте допълнителен SPD във всяка разпределителна платка, разположена в близост до чувствително оборудване (вижте фиг. J16).

Фиг. J16 - Пример за защита на мащабна електрическа инсталация

Устройството за защита от пренапрежение (SPD)

Устройствата за защита от пренапрежение (SPD) се използват за електрозахранващи мрежи, телефонни мрежи и комуникационни и автоматични контролни шини.

Устройството за защита от пренапрежение (SPD) е компонент на системата за защита на електрическата инсталация.

Това устройство е свързано паралелно към захранващата верига на натоварванията, които трябва да защити (виж фиг. J17). Може да се използва и на всички нива на захранващата мрежа.

Това е най-често използваният и най-ефективен тип защита от пренапрежение.

Фиг. J17 - Принцип на паралелна система за защита

SPD, свързан паралелно, има висок импеданс. След като в системата се появи преходно пренапрежение, импедансът на устройството намалява, така че токът на напрежение се задвижва през SPD, заобикаляйки чувствителното оборудване.

Принцип

SPD е проектиран да ограничи преходните пренапрежения от атмосферен произход и да отклони текущите вълни към земята, така че да ограничи амплитудата на това пренапрежение до стойност, която не е опасна за електрическата инсталация и електрическите разпределителни устройства.

SPD елиминира пренапреженията

• в общ режим, между фаза и неутрала или земя;
• в диференциален режим, между фаза и неутрала.

В случай на пренапрежение, надвишаващо работния праг, SPD

• провежда енергията на земята, в общ режим;
• разпределя енергията към останалите проводници под напрежение, в диференциален режим.

Трите вида SPD

Напишете 1 SPD
SPD от тип 1 се препоръчва в конкретния случай на обслужващи сектори и индустриални сгради, защитени от мълниезащитна система или мрежеста клетка.
Той предпазва електрическите инсталации от преки удари на мълния. Той може да разтовари обратния ток от мълния, разпространяваща се от земния проводник към мрежовите проводници.
SPD тип 1 се характеризира с токова вълна 10/350 µs.

Напишете 2 SPD
SPD тип 2 е основната защитна система за всички електрически инсталации с ниско напрежение. Инсталиран във всяко електрическо табло, той предотвратява разпространението на пренапрежения в електрическите инсталации и защитава натоварванията.
SPD тип 2 се характеризира с 8/20 µs текуща вълна.

Напишете 3 SPD
Тези SPD имат нисък разряден капацитет. Следователно те задължително трябва да бъдат монтирани като допълнение към SPD тип 2 и в близост до чувствителни товари.
SPD тип 3 се характеризира с комбинация от вълни на напрежение (1.2 / 50 μs) и токови вълни (8/20 μs).

Нормативна дефиниция на SPD

Фиг. J18 - SPD стандартна разделителна способност

Забележка 1: Съществуват T1 + T2 SPD (или тип 1 + 2 SPD), комбиниращи защитата на товара срещу директни и индиректни удари на мълния.

Забележка 2: някои T2 SPD също могат да бъдат декларирани като T3

Характеристики на SPD

Международният стандарт IEC 61643-11 Edition 1.0 (03/2011) определя характеристиките и тестовете за SPD, свързани към разпределителни системи с ниско напрежение (вж. Фиг. J19).

В зелено, гарантираният работен обхват на SPD.
Фиг. J19 - Характеристика на времето / тока на SPD с варистор

Общи характеристики

• U_C: Максимално продължително работно напрежение. Това е AC или DC напрежение, над което SPD става активен. Тази стойност се избира в съответствие с номиналното напрежение и системата за заземяване на системата.
• U_P: Ниво на защита от напрежение (при I_n). Това е максималното напрежение на клемите на SPD, когато е активно. Това напрежение се достига, когато токът, протичащ в SPD, е равен на In. Избраното ниво на защита от напрежение трябва да бъде под издръжливостта на натоварване от пренапрежение. В случай на удар на мълния, напрежението на клемите на SPD обикновено остава по-малко от U_P.
• В: Номинален разряден ток. Това е пиковата стойност на ток от 8/20 µs форма на вълната, която SPD може да разреди минимум 19 пъти.

Защо е важно?
В съответства на номинален разряден ток, който SPD може да издържи поне 19 пъти: по-висока стойност на In означава по-дълъг живот на SPD, така че е силно препоръчително да изберете по-високи стойности от минималната наложена стойност от 5 kA.

Напишете 1 SPD

• I_{дяволче}: Импулсен ток. Това е пиковата стойност на ток от 10/350 µs форма на вълната, която SPD е в състояние да разтовари или разреди поне веднъж.

Защо съм_{дяволче} важно?
Стандартът IEC 62305 изисква максимална стойност на импулсния ток от 25 kA на полюс за трифазната система. Това означава, че за 3P + N мрежа SPD трябва да може да издържи общ максимален импулсен ток от 100 kA, идващ от земната връзка.

• I_fi: Автогасене след текущия. Приложимо само за технологията на искровите разстояния. Това е токът (50 Hz), който SPD може да прекъсне сам след флаш. Този ток винаги трябва да е по-голям от потенциалния ток на късо съединение в точката на инсталация.

Напишете 2 SPD

• Imax: Максимален ток на разреждане. Това е пиковата стойност на ток от 8/20 µs форма на вълната, която SPD може да разреди веднъж.

Защо Imax е важен?
Ако сравните 2 SPD със същия вход, но с различен Imax: SPD с по-висока стойност на Imax има по-висок „запас на безопасност“ и може да издържи на по-висок токов удар без да бъде повреден.

Напишете 3 SPD

• U_OC: Напрежение в отворена верига, приложено по време на изпитвания клас III (Тип 3).

Основни приложения

• Ниско напрежение SPD. С този термин се обозначават много различни устройства, както от технологична гледна точка, така и от гледна точка на употребата. Нисковолтовите SPD са модулни, за да бъдат лесно инсталирани в разпределителни табла НН. Съществуват и SPD адаптивни към контактите, но тези устройства имат нисък капацитет за разреждане.

• SPD за комуникационни мрежи. Тези устройства предпазват телефонните мрежи, комутираните мрежи и мрежите за автоматично управление (шина) срещу пренапрежения, идващи отвън (мълния), и тези, които са вътрешни в електрозахранващата мрежа (замърсяващо оборудване, работа на разпределителни устройства и др.). Такива SPD също са инсталирани в RJ11, RJ45, ... конектори или интегрирани в товари.

бележки

1. Тестова последователност съгласно стандарт IEC 61643-11 за SPD на базата на MOV (варистор). Общо 19 импулса при I_n:

• Един положителен импулс
• Един отрицателен импулс
• 15 импулса, синхронизирани на всеки 30 ° при напрежение 50 Hz
• Един положителен импулс
• Един отрицателен импулс

2. за тип 1 SPD, след 15-те импулса при I_n (виж предишната бележка):

• Един импулс при 0.1 x I_{дяволче}
• Един импулс при 0.25 x I_{дяволче}
• Един импулс при 0.5 x I_{дяволче}
• Един импулс при 0.75 x I_{дяволче}
• Един импулс в I_{дяволче}

Проектиране на системата за защита на електрическата инсталация
Правила за проектиране на системата за защита на електрическата инсталация

За да се предпази електрическата инсталация в сграда, за избора важат прости правила

• SPD (s);
• неговата система за защита.

За електроразпределителна система основните характеристики, използвани за определяне на мълниезащитната система и избор на SPD за защита на електрическа инсталация в сграда, са:

• SPD
• количество SPD
• тип
• ниво на експозиция, за да се определи максималният разряден ток на SPD Imax.
• Устройството за защита от късо съединение
• максимален разряден ток Imax;
• ток на късо съединение Isc в точката на монтаж.

Логическата схема на фигура J20 по-долу илюстрира това правило за проектиране.

Фиг. J20 - Логическа диаграма за избор на защитна система

Другите характеристики за избор на SPD са предварително определени за електрическа инсталация.

• брой полюси в SPD;
• ниво на защита от напрежение U_P;
• U_C: Максимално продължително работно напрежение.

Този подраздел Проектиране на системата за защита на електрическата инсталация описва по-подробно критериите за избор на системата за защита според характеристиките на инсталацията, оборудването, което трябва да бъде защитено, и околната среда.

Елементи на защитната система

SPD винаги трябва да се инсталира в началото на електрическата инсталация.

Местоположение и вид на SPD

Типът SPD, който трябва да се инсталира в началото на инсталацията, зависи от това дали е налице система за мълниезащита или не. Ако сградата е снабдена със система за мълниезащита (съгласно IEC 62305), трябва да се инсталира SPD тип 1.

За SPD, инсталиран в входящия край на инсталацията, стандартите за инсталиране на IEC 60364 определят минимални стойности за следните 2 характеристики:

• Номинален разряден ток I_n = 5 kA (8/20) µs;
• Ниво на защита от напрежение U_P(в I_n) <2.5 kV.

Броят на допълнителните SPD, които трябва да бъдат инсталирани, се определя от:

• размерът на сайта и трудността при инсталирането на свързващи проводници. На големи сайтове е от съществено значение да се инсталира SPD в входящия край на всяко заграждение за допълнително разпределение.
• разстоянието, разделящо чувствителните товари, които трябва да бъдат защитени от входящото крайно защитно устройство. Когато товарите са разположени на повече от 10 метра от защитното устройство за входящ край, е необходимо да се осигури допълнителна фина защита възможно най-близо до чувствителните товари. Явленията на отражение на вълната се увеличават от 10 метра виж Разпространение на мълниеносна вълна
• рискът от експозиция. В случай на много изложено място, входящият SPD не може да осигури както висок поток на мълниеносен ток, така и достатъчно ниско ниво на защита от напрежение. По-специално, SPD от тип 1 обикновено се придружава от SPD от тип 2.

Таблицата на фигура J21 по-долу показва количеството и вида на SPD, които трябва да бъдат създадени въз основа на двата дефинирани по-горе фактора.

Фиг. J21 - 4-те случая на изпълнение на SPD

Защита разпределени нива

Няколко нива на защита на SPD позволяват енергията да се разпределя между няколко SPD, както е показано на фигура J22, в която са предвидени трите вида SPD:

• Тип 1: когато сградата е снабдена със система за мълниезащита и е разположена в входящия край на инсталацията, тя абсорбира много голямо количество енергия;
• Тип 2: абсорбира остатъчните пренапрежения;
• Тип 3: осигурява „фина“ защита, ако е необходимо, за най-чувствителното оборудване, разположено много близо до товара.

Забележка: Тип 1 и 2 SPD могат да се комбинират в един SPD
Фиг. J22 - Архитектура с фина защита

Общи характеристики на SPD според характеристиките на инсталацията
Максимално непрекъснато работно напрежение Uc

В зависимост от устройството на системата за заземяване, максималното продължително работно напрежение U_C на SPD трябва да бъде равна или по-голяма от стойностите, показани в таблицата на фигура J23.

Фиг. J23 - Определена минимална стойност на U_C за SPD в зависимост от подреждането на системата (въз основа на таблица 534.2 от стандарта IEC 60364-5-53)

N / A: не е приложимо
U: напрежение между линиите на системата с ниско напрежение
а. тези стойности са свързани с най-лошия случай на повреда, поради което не се взема предвид толерансът от 10%.

Най-често срещаните стойности на UC, избрани според системата за заземяване на системата.
TT, TN: 260, 320, 340, 350 V
IT: 440, 460 V

Ниво на защита от напрежение U_P (в I_n)

Стандартът IEC 60364-4-44 помага при избора на ниво на защита нагоре за SPD в зависимост от натоварванията, които трябва да бъдат защитени. Таблицата на фигура J24 показва способността за издържане на импулси на всеки вид оборудване.

Фиг. J24 - Необходимо номинално импулсно напрежение на оборудването Uw (таблица 443.2 от IEC 60364-4-44)

а. Според IEC 60038: 2009.
б. Това номинално импулсно напрежение се прилага между проводници под напрежение и PE.
° С. В Канада и САЩ за напрежения на земята над 300 V се прилага номиналното импулсно напрежение, съответстващо на следващото най-високо напрежение в тази колона.
д. За работа на ИТ системи при 220-240 V трябва да се използва редът 230/400 поради напрежението към земята при земната повреда на една линия.

Фиг. J25 - Категория на пренапрежение на оборудването

	Оборудване от категория свръхнапрежение I е подходящо само за неподвижно монтиране на сгради, където се прилагат защитни средства извън оборудването - за ограничаване на преходните пренапрежения до определеното ниво. Примери за такова оборудване са тези, съдържащи електронни схеми като компютри, уреди с електронни програми и др.
	Оборудването от категория свръхнапрежение II е подходящо за свързване към неподвижната електрическа инсталация, осигурявайки нормална степен на наличност, която обикновено се изисква за текущо използвано оборудване. Примери за такова оборудване са домакински уреди и подобни товари.
	Оборудването от категория III за свръхнапрежение е предназначено за използване във фиксираната инсталация надолу по веригата и включва главното разпределително табло, осигуряващо висока степен на наличност. Примери за такова оборудване са разпределителни табла, прекъсвачи, окабеляващи системи, включително кабели, шини, разклонителни кутии, ключове, контакти) във фиксираната инсталация и оборудване за промишлена употреба и някои други съоръжения, напр. постоянна връзка с фиксираната инсталация.
	Оборудване от категория IV свръхнапрежение е подходящо за използване при или в близост до произхода на инсталацията, например нагоре от главната разпределителна платка. Примери за такова оборудване са електромери, първични устройства за защита от свръхток и блокове за управление на пулсации.

„Инсталираният“ U_P производителността трябва да се сравнява с импулсната издръжливост на натоварванията.

SPD има ниво на защита от напрежение U_P това е присъщо, т.е. дефинирано и тествано независимо от инсталирането му. На практика за избора на U_P изпълнението на SPD, трябва да се вземе резерв за безопасност, за да се вземат предвид пренапреженията, присъщи на монтажа на SPD (вижте Фигура J26 и Свързване на устройство за защита от пренапрежение).

Фиг. J26 - Инсталиран U_P

„Инсталираното“ ниво на защита от напрежение U_P общоприетото за защита на чувствителното оборудване в електрически инсталации 230/400 V е 2.5 kV (категория свръхнапрежение II, виж фиг. J27).

Забележка:
Ако определеното ниво на защита от напрежение не може да бъде постигнато от входящия SPD или ако чувствителните елементи на оборудването са отдалечени (вж. Елементи на системата за защита # Местоположение и тип SPD Местоположение и тип SPD, трябва да се инсталира допълнителен координиран SPD за постигане необходимо ниво на защита.

Брой на полюсите

• В зависимост от устройството на системата за заземяване е необходимо да се предвиди SPD архитектура, осигуряваща защита в общ режим (CM) и диференциален режим (DM).

Фиг. J27 - Нужди от защита според системата за заземяване на системата

а. Защитата между фаза и неутрала може да бъде включена в SPD, поставена в началото на инсталацията, или да бъде отдалечена близо до оборудването, което трябва да бъде защитено
б. Ако се разпредели неутрално

Забележка:

Общ режим на пренапрежение
Основна форма на защита е инсталирането на SPD в общ режим между фазите и PE (или PEN) проводника, независимо от типа на използваната система за заземяване.

Пренапрежение в диференциален режим
В системите TT и TN-S заземяването на неутралата води до асиметрия поради земните импеданси, което води до появата на диференциални режими на напрежение, въпреки че свръхнапрежението, индуцирано от удар на мълния, е обикновен режим.

2P, 3P и 4P SPD
(виж фиг. J28)
Те са адаптирани към IT, TN-C, TN-CS системи.
Те осигуряват защита само срещу пренапрежения в общ режим

Фиг. J28 - 1P, 2P, 3P, 4P SPD

1P + N, 3P + N SPD
(виж фиг. J29)
Те са адаптирани към системите TT и TN-S.
Те осигуряват защита срещу общ и диференциален режим на пренапрежения

Фиг. J29 - 1P + N, 3P + N SPD

Избор на SPD тип 1
Импулсен ток Iimp

• Когато няма национални разпоредби или специфични разпоредби за типа на сградата, която трябва да бъде защитена: импулсният ток Iimp трябва да бъде най-малко 12.5 kA (вълна 10/350 µs) на клон в съответствие с IEC 60364-5-534.
• Където съществуват разпоредби: стандарт IEC 62305-2 определя 4 нива: I, II, III и IV

Таблицата на фигура J31 показва различните нива на I_{дяволче} в регулаторния случай.

Фиг. J30 - Основен пример за балансиран I_{дяволче} разпределение на тока в 3-фазна система

Фиг. J31 - Таблица на I_{дяволче} стойности според нивото на защита на напрежението на сградата (въз основа на IEC / EN 62305-2)

Автогасенето следва тока I_fi

Тази характеристика е приложима само за SPD с технология на искрови разстояния. Автогасенето следва тока I_fi винаги трябва да е по-голям от потенциалния ток на късо съединение I_sc в точката на инсталиране.

Избор на SPD тип 2
Максимален ток на разреждане Imax

Максималният разряден ток Imax се определя според прогнозното ниво на експозиция спрямо местоположението на сградата.
Стойността на максималния разряден ток (Imax) се определя чрез анализ на риска (вижте таблицата на фигура J32).

Фиг. J32 - Препоръчителен максимален разряден ток Imax според нивото на експозиция

Избор на външно устройство за защита от късо съединение (SCPD)

Защитните устройства (термично и късо съединение) трябва да бъдат съгласувани със SPD, за да осигурят надеждна работа, т.е.
осигурете непрекъснатост на услугата:

• издържат на вълни от мълния
• не генерира прекомерно остатъчно напрежение.

осигурете ефективна защита срещу всички видове свръхток:

• претоварване след термично избягване на варистора;
• късо съединение с нисък интензитет (импеданс);
• късо съединение с висока интензивност.

Рискове, които трябва да се избягват в края на живота на SPD
Поради стареене

В случай на естествен край на живота поради стареене, защитата е от термичен тип. SPD с варистори трябва да има вътрешен разединител, който деактивира SPD.
Забележка: Краят на експлоатационния живот при термично изтичане не се отнася до SPD с газоразрядна тръба или капсулирана искрова междина

Поради неизправност

Причините за края на живота поради повреда в късо съединение са:

• Максималният капацитет за разреждане е надвишен. Тази неизправност води до силно късо съединение.
• Неизправност поради разпределителната система (превключване на неутрала / фаза, неутрално изключване).
• Постепенно влошаване на варистора.
  Последните две неизправности водят до импедансно късо съединение.
  Инсталацията трябва да бъде защитена от повреди, причинени от тези видове неизправности: дефинираният по-горе вътрешен (термичен) разединител няма време да се загрее, следователно да работи.
  Трябва да се инсталира специално устройство, наречено „външно устройство за защита от късо съединение (външно SCPD)“, което може да премахне късото съединение. Може да се реализира от прекъсвач или предпазител.

Характеристики на външния SCPD

Външният SCPD трябва да бъде съгласуван с SPD. Той е проектиран да отговаря на следните две ограничения:

Издържат ток на мълния

Издръжливостта на мълния е съществена характеристика на външното устройство за защита на късо съединение на SPD.
Външният SCPD не трябва да се изключва при 15 последователни импулсни тока при In.

Издържат ток на късо съединение

• Капацитетът на скъсване се определя от правилата за монтаж (стандарт IEC 60364):
  Външният SCPD трябва да има прекъсваща способност, равна или по-голяма от потенциалния ток на късо съединение Isc в точката на инсталиране (в съответствие със стандарта IEC 60364).
• Защита на инсталацията срещу късо съединение
  По-специално, импедансното късо съединение разсейва много енергия и трябва да се елиминира много бързо, за да се предотврати повреда на инсталацията и на SPD.
  Правилната връзка между SPD и неговия външен SCPD трябва да бъде дадена от производителя.

Режим на инсталиране на външния SCPD
Устройство „в серия“

SCPD се описва като „последователно“ (виж фиг. J33), когато защитата се извършва от общото защитно устройство на мрежата, която трябва да бъде защитена (например, прекъсвач на връзката преди инсталация).

Фиг. J33 - SCPD „в серия“

Устройство „паралелно“

SCPD се описва като „паралелно“ (виж фиг. J34), когато защитата се извършва специално от защитно устройство, свързано със SPD.

• Външният SCPD се нарича „изключващ прекъсвач“, ако функцията се изпълнява от прекъсвач.
• Прекъсващият прекъсвач може или не може да бъде интегриран в SPD.

Фиг. J34 - SCPD „паралелно“

Забележка:
В случай на SPD с газоразрядна тръба или капсулирана искрова междина, SCPD позволява токът да бъде намален веднага след употреба.

Гаранция за защита

Външният SCPD трябва да бъде координиран със SPD и да бъде тестван и гарантиран от производителя на SPD в съответствие с препоръките на стандарта IEC 61643-11. Той също трябва да бъде инсталиран в съответствие с препоръките на производителя. Като пример вижте таблиците за координация Electric SCPD + SPD.

Когато това устройство е интегрирано, съответствието с продуктовия стандарт IEC 61643-11 естествено осигурява защита.

Фиг. J35 - SPD с външен SCPD, неинтегрирани (iC60N + iPRD 40r) и интегрирани (iQuick PRD 40r)

Обобщение на външните характеристики на SCPD

Подробен анализ на характеристиките е даден в раздел Подробни характеристики на външния SCPD.
Таблицата на фигура J36 показва на пример обобщение на характеристиките според различните видове външни SCPD.

Фиг. J36 - Характеристики на защитата в края на жизнения цикъл на SPD тип 2 според външните SCPD

Режим на инсталиране на външния SCPD	В серия	Паралелно
		Свързано със защитата на предпазителите	Свързана със защитата на прекъсвача	Вградена защита на прекъсвача
Защита от пренапрежение на оборудването	=	=	=	=
	SPD защитават оборудването задоволително независимо от вида на свързания външен SCPD
Защита на инсталацията в края на живота	-	=	+	+
	Не е възможна гаранция за защита	Гаранция на производителя		Пълна гаранция
		Защитата от късо съединение на импеданса не е добре осигурена	Защитата от късо съединение е напълно осигурена
Непрекъснатост на услугата в края на живота	- -	+	+	+
	Цялата инсталация е изключена	Изключена е само веригата SPD
Поддръжка в края на живота	- -	=	+	+
	Необходимо е изключване на инсталацията	Смяна на предпазители	Незабавно нулиране

Таблица за координация на SPD и защитно устройство

Таблицата на фигура J37 по-долу показва координацията на изключващите прекъсвачи (външни SCPD) за SPD от тип 1 и 2 на марката XXX Electric за всички нива на токове на късо съединение.

Координацията между SPD и неговите изключващи прекъсвачи, посочена и гарантирана от Electric, осигурява надеждна защита (издръжливост на мълния, усилена защита на токове на късо съединение на импеданс и др.)

Фиг. J37 - Пример за координационна таблица между SPD и техните изключващи прекъсвачи. Винаги се позовавайте на най-новите таблици, предоставени от производителите.

Координация с устройства за защита нагоре по веригата

Координация с устройства за защита от свръхток
В електрическа инсталация външният SCPD е апарат, идентичен на защитния апарат: това прави възможно прилагането на селективност и каскадни техники за техническа и икономическа оптимизация на плана за защита.

Координация с устройства за остатъчен ток
Ако SPD е инсталиран надолу по течението на устройство за защита от изтичане на земя, последното трябва да бъде от „si“ или селективен тип с устойчивост на импулсни токове от поне 3 kA (8/20 μs токова вълна).

Инсталиране на устройство за защита от пренапрежение
Свързване на устройство за защита от пренапрежение

Връзките на SPD към натоварванията трябва да бъдат възможно най-кратки, за да се намали стойността на нивото на защита от напрежение (инсталирано нагоре) на клемите на защитеното оборудване.

Общата дължина на SPD връзките към мрежата и заземяващия блок не трябва да надвишава 50 cm.

Една от съществените характеристики за защита на оборудването е максималното ниво на защита от напрежение (инсталирано нагоре), което оборудването може да издържи на своите терминали. Съответно трябва да се избере SPD с ниво на защита от напрежение Up, адаптирано към защитата на оборудването (вж. Фиг. J38). Общата дължина на свързващите проводници е

L = L1 + L2 + L3.

За високочестотни токове импедансът на единица дължина на тази връзка е приблизително 1 µH / m.

Следователно, прилагайки закона на Ленц към тази връзка: ΔU = L di / dt

Нормализираната токова вълна 8/20 µs, с амплитуда на тока 8 kA, съответно създава повишаване на напрежението от 1000 V на метър кабел.

ΔU = 1 x 10-6 x 8 x 103/8 x 10-6 = 1000 V

Фиг. J38 - Връзки на SPD L <50 cm

В резултат на това напрежението на клемите на оборудването, оборудване U, е:
U оборудване = Up + U1 + U2
Ако L1 + L2 + L3 = 50 cm и вълната е 8/20 µs с амплитуда 8 kA, напрежението на клемите на оборудването ще бъде Up + 500 V.

Връзка в пластмасова кутия

Фигура J39 по-долу показва как да свържете SPD в пластмасова кутия.

Фиг. J39 - Пример за свързване в пластмасова кутия

Връзка в метален корпус

В случай на разпределително устройство в метален корпус, може да е разумно да свържете SPD директно към металния корпус, като корпусът се използва като защитен проводник (виж фиг. J40).
Това разположение е в съответствие със стандарт IEC 61439-2 и производителят на сглобката трябва да се увери, че характеристиките на заграждението правят възможно това използване.

Фиг. J40 - Пример за свързване в метален корпус

Напречно сечение на проводника

Препоръчителното минимално напречно сечение на проводника отчита:

• Нормалната услуга, която трябва да се предостави: Поток на вълната от мълния при максимален спад на напрежението (правило 50 cm).
  Забележка: За разлика от приложенията при 50 Hz, като явлението мълния е високочестотно, увеличаването на напречното сечение на проводника не намалява значително неговия високочестотен импеданс.
• Издръжливостта на проводниците на токове на късо съединение: Проводникът трябва да устои на ток на късо съединение по време на максималното време за изключване на системата за защита.
  IEC 60364 препоръчва на входящия край на инсталацията минимално напречно сечение на:
• 4 mm2 (Cu) за връзка от тип 2 SPD;
• 16 mm2 (Cu) за връзка от тип 1 SPD (наличие на мълниезащитна система).

Примери за добри и лоши SPD инсталации

Фиг. J41 - Примери за добри и лоши SPD инсталации

Проектирането на оборудването трябва да се извършва в съответствие с правилата за монтаж: дължината на кабелите трябва да бъде по-малка от 50 cm.

Правила за окабеляване на устройство за защита от пренапрежение
правило 1

Първото правило, което трябва да се спази, е, че дължината на SPD връзките между мрежата (чрез външния SCPD) и заземителния терминален блок не трябва да надвишава 50 cm.
Фигура J42 показва двете възможности за свързване на SPD.
Фиг. J42 - SPD с отделен или интегриран външен SCPD

правило 2

Проводниците на защитени изходящи хранилки:

• трябва да бъдат свързани към клемите на външния SCPD или SPD;
• трябва да бъдат отделени физически от замърсените входящи проводници.

Те са разположени вдясно от терминалите на SPD и SCPD (вж. Фигура J43).

Фиг. J43 - Връзките на защитени изходящи подавачи са вдясно от терминалите SPD

правило 3

Входящите захранващи фазови, неутрални и защитни (PE) проводници трябва да се движат един до друг, за да се намали повърхността на контура (вж. Фиг. J44).

правило 4

Входящите проводници на SPD трябва да са отдалечени от защитените изходящи проводници, за да се избегне замърсяването им чрез свързване (виж фиг. J44).

правило 5

Кабелите трябва да бъдат прикрепени към металните части на корпуса (ако има такива), за да се сведе до минимум повърхността на рамковия контур и следователно да се възползва от екраниращ ефект срещу EM смущения.

Във всички случаи трябва да се провери дали рамките на разпределителните табла и заграждения са заземени чрез много къси връзки.

И накрая, ако се използват екранирани кабели, трябва да се избягват големи дължини, тъй като те намаляват ефективността на екранирането (виж фиг. J44).

Фиг. J44 - Пример за подобряване на ЕМС чрез намаляване на повърхностите на контура и общ импеданс в електрическо заграждение

Защита от пренапрежение Примери за приложение

Пример за приложение на SPD в супермаркет

Фиг. J46 - Телекомуникационна мрежа

Решения и схематична диаграма

• Ръководството за избор на ограничител на пренапрежение позволява да се определи точната стойност на ограничителя на пренапрежение в входящия край на инсталацията и тази на свързания прекъсвач за изключване.
• Тъй като чувствителните устройства (U_{дяволче} <1.5 kV) са разположени на повече от 10 м от входящото защитно устройство, фините защити от пренапрежение трябва да бъдат монтирани възможно най-близо до натоварванията.
• За да се осигури по-добра непрекъснатост на обслужването в зоните на студените помещения: ще се използват прекъсвачи с остатъчен ток тип „si“, за да се избегне неприятно изключване, причинено от нарастването на земния потенциал при преминаване на вълната от мълния.
• За защита от атмосферни пренапрежения: 1, инсталирайте ограничител на пренапрежение в главното разпределително табло. 2, инсталирайте фин предпазител за пренапрежение във всяко разпределително табло (1 и 2), захранвайки чувствителните устройства, разположени на повече от 10 м от входящия ограничител на пренапрежение. 3, инсталирайте ограничител на пренапрежение в телекомуникационната мрежа, за да защитите предоставените устройства, например пожароизвестители, модеми, телефони, факсове.

Препоръки за окабеляване

• Осигурете еквипотенциалността на земните краища на сградата.
• Намалете петлестите области на захранващия кабел.

Препоръки за инсталиране

• Инсталирайте ограничител на пренапрежение, I_макс = 40 kA (8/20 µs) и прекъсвач за изключване iC60 с номинална мощност 40 A.
• Инсталирайте фини защити от пренапрежение, I_макс = 8 kA (8/20 µs) и свързаните автоматични прекъсвачи iC60 с номинална мощност 10 A

Фиг. J46 - Телекомуникационна мрежа

SPD за фотоволтаични приложения

По различни причини в електрическите инсталации може да възникне пренапрежение. Това може да бъде причинено от:

• Разпределителната мрежа в резултат на мълния или извършена работа.
• Удари от мълнии (наблизо или върху сгради и фотоволтаични инсталации, или върху мълниепроводи).
• Вариации в електрическото поле поради мълния.

Както всички външни конструкции, фотоволтаичните инсталации са изложени на риск от мълния, който варира в различните региони. Трябва да съществуват системи и устройства за превенция и арести.

Защита чрез изравняване на потенциала

Първата предпазна мярка, която се поставя на място, е среда (проводник), която осигурява изравняване на потенциала между всички проводими части на PV инсталация.

Целта е да се свържат всички заземени проводници и метални части и така да се създаде еднакъв потенциал във всички точки на инсталираната система.

Защита от устройства за защита от пренапрежение (SPD)

SPD са особено важни за защита на чувствително електрическо оборудване като AC / DC инвертор, устройства за наблюдение и фотоволтаични модули, но също така и друго чувствително оборудване, захранвано от 230 VAC електрическа разпределителна мрежа. Следващият метод за оценка на риска се основава на оценката на критичната дължина Lcrit и нейното сравнение с L кумулативната дължина на постояннотоковите линии.
SPD защита се изисква, ако L ≥ Lcrit.
Lcrit зависи от вида на фотоволтаичната инсталация и се изчислява, както е посочено в следната таблица (фиг. J47):

Фиг. J47 - SPD DC избор

L е сумата от:

• сумата от разстояния между инвертора (ите) и разпределителната (ите) кутия (и), като се има предвид, че дължините на кабела, разположен в един и същ тръбопровод, се отчитат само веднъж, и
• сумата от разстояния между разпределителната кутия и точките на свързване на фотоволтаичните модули, образуващи струната, като се има предвид, че дължините на кабела, разположен в един и същ тръбопровод, се броят само веднъж.

Ng е плътността на мълнията на дъгата (брой удари / km2 / годишно).

Фиг. J48 - избор на SPD

SPD защита
Наем	PV модули или масивни кутии		DC страна на инвертора	Инверторна AC страна		Главна борда
	LDC			LAC		Светкавица
Критерии	<10 m	> 10 m		<10 m	> 10 m	Да	Не
Тип SPD	Няма нужда от	„SPD 1“ Тип 2 [a]	„SPD 2“ Тип 2 [a]	Няма нужда от	„SPD 3“ Тип 2 [a]	„SPD 4“ Тип 1 [a]	„SPD 4“ Напишете 2, ако Ng> 2.5 и въздушна линия

[а]. 1 2 3 4 Разстоянието за разделяне от тип 1 съгласно EN 62305 не се спазва.

Инсталиране на SPD

Броят и разположението на SPD от страната на постояннотока зависят от дължината на кабелите между слънчевите панели и инвертора. SPD трябва да се монтира в близост до инвертора, ако дължината е по-малка от 10 метра. Ако е по-голямо от 10 метра, е необходимо второ SPD и трябва да се намира в кутията близо до слънчевия панел, като първият се намира в зоната на инвертора.

За да бъдат ефективни, свързващите кабели SPD към L + / L- мрежата и между заземяващия блок на SPD и заземяващата шина трябва да бъдат възможно най-къси - по-малко от 2.5 метра (d1 + d2 <50 cm).

Безопасно и надеждно генериране на фотоволтаична енергия

В зависимост от разстоянието между частта „генератор“ и частта „преобразуване“ може да се наложи да се монтират два или повече отводители за пренапрежение, за да се осигури защитата на всяка от двете части.

Фиг. J49 - Местоположение на SPD

Технически добавки за защита от пренапрежение

Стандарти за мълниезащита

Стандартните части 62305 до 1 на IEC 4 (NF EN 62305 части 1 до 4) реорганизират и актуализират стандартните публикации IEC 61024 (серия), IEC 61312 (серия) и IEC 61663 (серия) за мълниезащитни системи.

Част 1 - Общи принципи

Тази част представя обща информация за мълнията и нейните характеристики и общи данни и представя другите документи.

Част 2 - Управление на риска

Тази част представя анализа, който позволява да се изчисли рискът за дадена конструкция и да се определят различните сценарии на защита, за да се позволи техническа и икономическа оптимизация.

Част 3 - Физически повреди на конструкции и опасност за живота

Тази част описва защита от директни удари на мълния, включително мълниезащитна система, надолу проводник, земно олово, еквипотенциалност и следователно SPD с еквипотенциално свързване (тип 1 SPD).

Част 4 - Електрически и електронни системи в конструкциите

Тази част описва защита от индуцираните ефекти на мълния, включително системата за защита от SPD (типове 2 и 3), екраниране на кабела, правила за инсталиране на SPD и др.

Тази поредица от стандарти се допълва от:

• серията от стандарти IEC 61643 за дефиниране на продукти за защита от пренапрежение (вж. Компонентите на SPD);
• серията от стандарти IEC 60364-4 и -5 за приложение на продуктите в НН електрически инсталации (вж. Индикация за изтичане на SPD).

Компонентите на SPD

SPD се състои главно от (виж фиг. J50):

1. един или повече нелинейни компоненти: частта под напрежение (варистор, газоразрядна тръба [GDT] и др.);
2. термично защитно устройство (вътрешен разединител), което го предпазва от изтичане на топлина в края на живота (SPD с варистор);
3. индикатор, който показва края на живота на SPD; Някои SPD позволяват дистанционно отчитане на тази индикация;
4. външен SCPD, който осигурява защита срещу късо съединение (това устройство може да бъде интегрирано в SPD).

Фиг. J50 - Диаграма на SPD

Технологията на частта на живо

Налични са няколко технологии за внедряване на частта на живо. Всеки от тях има предимства и недостатъци:

• Ценерови диоди;
• Газоразрядната тръба (контролирана или неконтролирана);
• Варисторът (варистор на цинков оксид [ZOV]).

Таблицата по-долу показва характеристиките и подредбата на 3 често използвани технологии.

Фиг. J51 - Обобщена таблица на ефективността

Компонент	Газова тръба (GDT)	Капсулирана искрова междина	Цинков оксид варистор	GDT и варистор в серия	Паралелно капсулирана искрова междина и варистор
Характеристики
Режим на работа	Превключване на напрежението	Превключване на напрежението	Ограничаване на напрежението	Превключване и ограничаване на напрежението последователно	Паралелно превключване и ограничаване на напрежението
Работни криви
Приложение	Телекомуникационна мрежа НН мрежа (свързано с варистор)	НН мрежа	НН мрежа	НН мрежа	НН мрежа
SPD тип	Въведете 2	Въведете 1	Тип 1 или Тип 2	Тип 1+ Тип 2	Тип 1+ Тип 2

Индикация за изтичане на SPD

Индикаторите за изтичане на живота са свързани с вътрешния разединител и външния SCPD на SPD, за да информират потребителя, че оборудването вече не е защитено от пренапрежения от атмосферен произход.

Локална индикация

Тази функция обикновено се изисква от инсталационните кодове. Индикацията за изтичане на живота се дава от индикатор (светещ или механичен) към вътрешния разединител и / или външния SCPD.

Когато външният SCPD е изпълнен от устройство с предпазител, е необходимо да се осигури предпазител с ударник и основа, оборудвана със система за изключване, за да се осигури тази функция.

Вграден изключващ прекъсвач

Механичният индикатор и позицията на контролната ръкохватка позволяват естествена индикация за края на живота.

Локална индикация и дистанционно отчитане

iQuick PRD SPD от марката XXX Electric е от типа „готов за свързване“ с вграден прекъсвач за изключване.

Локална индикация

iQuick PRD SPD (виж фиг. J53) е снабден с локални механични индикатори на състоянието:

• (червеният) механичен индикатор и позицията на дръжката на прекъсвача на прекъсвача показват изключване на SPD;
• (червеният) механичен индикатор на всяка касета показва края на живота на касетата.

Фиг. J53 - iQuick PRD 3P + N SPD на марката XXX Electric

Отдалечено отчитане

(виж фиг. J54)

iQuick PRD SPD е снабден с индикационен контакт, който позволява дистанционно отчитане на:

• края на живота на патрона;
• липсващ патрон и когато е върнат на място;
• неизправност в мрежата (късо съединение, изключване на неутрала, обръщане на фаза / нула);
• локално ръчно превключване.

В резултат на това дистанционното наблюдение на работното състояние на инсталираните SPD дава възможност да се гарантира, че тези защитни устройства в състояние на готовност са винаги готови за работа.

Фиг. J54 - Инсталиране на светлинен индикатор с iQuick PRD SPD

Фиг. J55 - Дистанционно индикиране на състоянието на SPD чрез Smartlink

Поддръжка в края на живота

Когато индикаторът за изтичане на живота показва изключване, SPD (или въпросната касета) трябва да се смени.

В случай на iQuick PRD SPD, поддръжката се улеснява:

• Касетата в края на живота (подлежи на смяна) е лесно разпознаваема от Отдела за поддръжка.
• Касетата в края на експлоатационния живот може да бъде заменена с пълна безопасност, тъй като предпазно устройство забранява затварянето на изключващия прекъсвач, ако липсва патрон.

Подробни характеристики на външния SCPD

Издържа на текуща вълна

Текущата вълна издържа на тестове на външни SCPD показва, както следва:

• За даден рейтинг и технология (NH или цилиндричен предпазител) способността за издържане на текущата вълна е по-добра с предпазител тип АМ (защита на двигателя), отколкото с предпазител тип gG (общо предназначение).
• За даден рейтинг текущата вълна издържа на способност е по-добре с прекъсвач, отколкото с предпазител. Фигура J56 по-долу показва резултатите от тестовете за издръжливост на вълната на напрежение:
• за защита на SPD, дефиниран за Imax = 20 kA, външният SCPD, който трябва да бъде избран, е MCB 16 A или предпазител aM 63 A, Забележка: в този случай предпазител gG 63 A не е подходящ.
• за защита на SPD, дефиниран за Imax = 40 kA, външният SCPD, който трябва да бъде избран, е MCB 40 A или предпазител aM 125 A,

Фиг. J56 - Сравнение на способностите за издръжливост на вълната на SCPD за I_макс = 20 kA и I_макс = 40 kA

Инсталирано ниво на защита от напрежение

Общо взето:

• Спадът на напрежението на клемите на прекъсвача е по-висок от този на клемите на предпазител. Това е така, защото импедансът на компонентите на прекъсвача (устройства за термично и магнитно изключване) е по-висок от този на предпазителя.

Въпреки това:

• Разликата между спада на напрежението остава малка при токови вълни, които не надвишават 10 kA (95% от случаите);
• Инсталираното ниво на защита от напрежение нагоре също взема предвид импеданса на кабелите. Това може да бъде високо в случай на технология с предпазители (защитно устройство, отдалечено от SPD) и ниско в случай на технология на прекъсвач (прекъсвач близо до и дори интегриран в SPD).

Забележка: Инсталираното ниво на защита срещу напрежение е сумата от спада на напрежението:

• в SPD;
• във външния SCPD;
• в окабеляването на оборудването

Защита от късо съединение на импеданс

Импедансното късо съединение разсейва много енергия и трябва да се елиминира много бързо, за да се предотврати повреда на инсталацията и на SPD.

Фигура J57 сравнява времето за реакция и енергийното ограничение на защитна система от предпазител 63 A aM и прекъсвач 25 A.

Тези две защитни системи имат една и съща способност за издържане на текуща вълна 8/20 µs (съответно 27 kA и 30 kA).

Фиг. J57 - Сравнение на кривите на време / ток и енергийни ограничения за прекъсвач и предпазител със същата способност на издържане на ток 8/20 µs

Разпространение на мълниеносна вълна

Електрическите мрежи са нискочестотни и в резултат на това разпространението на вълната от напрежение е моментално спрямо честотата на явлението: във всяка точка на проводник моментното напрежение е същото.

Светкавичната вълна е високочестотно явление (няколкостотин kHz до MHz):

• Мълниеносната вълна се разпространява по проводник с определена скорост спрямо честотата на явлението. В резултат на това по всяко време напрежението няма еднаква стойност във всички точки на средата (вж. Фиг. J58).

Фиг. J58 - Разпространение на мълниеносна вълна в проводник

• Смяната на средата създава явление на разпространение и / или отражение на вълната в зависимост от:

1. разликата в импеданса между двете среди;
2. честотата на прогресивната вълна (стръмност на времето на нарастване в случай на импулс);
3. дължината на средата.

По-специално в случай на пълно отражение стойността на напрежението може да се удвои.

Пример: случаят на защита от SPD

Моделиране на явлението, приложено към светкавична вълна и тестове в лабораторията показаха, че товар, захранван от 30 m кабел, защитен нагоре по веригата от SPD при напрежение Up, поддържа, поради явления на отражение, максимално напрежение 2 x U_P (виж фиг. J59). Тази вълна от напрежение не е енергична.

Фиг. J59 - Отражение на мълниеносна вълна при прекратяване на кабел

Коригиращи действия

От трите фактора (разлика в импеданса, честотата, разстоянието) единственият, който наистина може да се контролира, е дължината на кабела между SPD и товара, който трябва да бъде защитен. Колкото по-голяма е тази дължина, толкова по-голямо е отражението.

Като цяло, за фронтовете на пренапрежение, с които се сблъсква сградата, явленията на отражение са значителни от 10 m и могат да удвоят напрежението от 30 m (виж фиг. J60).

Необходимо е да се инсталира втори SPD с фина защита, ако дължината на кабела надвишава 10 m между входящия SPD и оборудването, което трябва да бъде защитено.

Фиг. J60 - Максимално напрежение в края на кабела според дължината му към челото на падащото напрежение = 4kV / us

Пример за светкавичен ток в TT система

Общият режим SPD между фаза и PE или фаза и PEN се инсталира независимо от вида на системата за заземяване на системата (вж. Фиг. J61).

Използваният за пилоните неутрален заземяващ резистор R1 има по-ниско съпротивление от заземяващия резистор R2, използван за инсталацията.

Токът на мълнията ще тече през верига ABCD към земята по най-лесния път. Той ще премине през варистори V1 и V2 последователно, причинявайки диференциално напрежение, равно на два пъти горното напрежение на SPD (U_P1 + U_P2) да се появи на терминалите на А и С на входа на инсталацията в екстремни случаи.

Фиг. J61 - Само обща защита

За да се защитят ефективно натоварванията между Ph и N, напрежението в диференциалния режим (между A и C) трябва да бъде намалено.

Следователно се използва друга SPD архитектура (вж. Фиг. J62)

Токът на мълнията протича през верига ABH, която има по-нисък импеданс от верига ABCD, тъй като импедансът на използвания компонент между B и H е нула (газово запълнено искрово пространство). В този случай диференциалното напрежение е равно на остатъчното напрежение на SPD (U_P2).

Фиг. J62 - Обща и диференциална защита