Zaštita od prenapona i prenapona struje groma

Zaštita od prenapona i prenapona struje groma

Prenapona atmosferskog porijekla
Definicije prenapona

Prenaponski napon (u sistemu) bilo koji napon između jednog faznog vodiča i zemlje ili između faznih vodiča čija vršna vrijednost prelazi odgovarajući vrh najvišeg napona za definiciju opreme iz Međunarodnog elektrotehničkog rječnika (IEV 604-03-09)

Razne vrste prenapona

Prenapon je impuls napona ili talas koji se nalaže na nazivni napon mreže (vidi sliku J1)

Ovu vrstu prenapona karakteriziraju (vidi sliku J2):

• vrijeme porasta tf (u μs);
• gradijent S (u kV / μs).

Prenaponski signal ometa opremu i proizvodi elektromagnetno zračenje. Štoviše, trajanje prenapona (T) uzrokuje energetski vrh u električnim krugovima koji može uništiti opremu.
Slika J2 - Glavne karakteristike prenapona

Četiri tipa prenapona mogu poremetiti električne instalacije i opterećenja:

• Prekidački prenaponi: prenaponi visoke frekvencije ili rafalni poremećaji (vidi sliku J1) uzrokovani promjenom stanja stabilnog stanja u električnoj mreži (za vrijeme rada rasklopnih uređaja).
• Prenaponi frekvencije snage: prenaponi iste frekvencije kao i mreža (50, 60 ili 400 Hz) uzrokovani trajnom promjenom stanja u mreži (slijedeći kvar: kvar izolacije, kvar neutralnog vodiča itd.).
• Prenaponi uzrokovani elektrostatičkim pražnjenjem: vrlo kratki prenaponi (nekoliko nanosekundi) vrlo visoke frekvencije uzrokovani pražnjenjem nagomilanih električnih naboja (na primjer, osoba koja hoda po tepihu s izolacijskim potplatima električno je nabijena naponom od nekoliko kilovolta).
• Prenaponi atmosferskog porijekla.

Karakteristike prenapona atmosferskog porijekla

Udari groma na nekoliko slika: Bljeskovi munje proizvode izuzetno veliku količinu impulsne električne energije (vidi sliku J4)

• od nekoliko hiljada ampera (i nekoliko hiljada volti)
• visoke frekvencije (približno 1 megaherc)
• kratkog trajanja (od mikrosekunde do milisekunde)

Između 2000 i 5000 oluja neprestano se stvaraju širom svijeta. Ove oluje prate udari groma koji predstavljaju ozbiljnu opasnost za ljude i opremu. Gromovi udaraju u zemlju u prosjeku od 30 do 100 udaraca u sekundi, odnosno 3 milijarde udara groma svake godine.

Tabela na slici J3 prikazuje neke vrijednosti udara groma s njima povezanom vjerovatnoćom. Kao što se vidi, 50% udara groma ima struju veću od 35 kA, a 5% struju veću od 100 kA. Energija koju prenosi udar groma je stoga vrlo velika.

Slika J3 - Primjeri vrijednosti pražnjenja groma datih prema standardu IEC 62305-1 (2010 - Tabela A.3)

Slika J4 - Primjer struje groma

Grom takođe uzrokuje veliki broj požara, uglavnom u poljoprivrednim područjima (uništavajući kuće ili čineći ih neprikladnima za upotrebu). Visoke zgrade su posebno sklone udarima groma.

Efekti na električne instalacije

Munja posebno oštećuje električne i elektronske sisteme: transformatore, brojila električne energije i električne uređaje u stambenim i industrijskim prostorijama.

Troškovi sanacije štete izazvane munjama vrlo su visoki. Ali vrlo je teško procijeniti posljedice:

• smetnje uzrokovane računalima i telekomunikacijskim mrežama;
• kvarovi nastali u izvođenju programabilnih programa logičkih kontrolera i upravljačkih sistema.

Štoviše, troškovi operativnih gubitaka mogu biti daleko veći od vrijednosti uništene opreme.

Udari groma

Munja je visokofrekventni električni fenomen koji uzrokuje prenapone na svim provodljivim predmetima, posebno na električnim kablovima i opremi.

Udari groma mogu na dva načina utjecati na električne (i / ili elektronske) sisteme zgrade:

• direktnim udarom udara groma na zgradu (vidi sliku J5 a);
• neizravnim udarom groma na zgradu:
• Udar groma može pasti na nadzemni električni vod koji napaja zgradu (vidi sliku J5 b). Prekomjerna struja i prenaponski napon mogu se proširiti nekoliko kilometara od mjesta udara.
• Udar groma može pasti u blizini elektroenergetskog voda (vidi sliku J5 c). Elektromagnetsko zračenje struje groma stvara veliku struju i prenapon na električnoj mreži. U posljednja dva slučaja opasne struje i naponi prenose se mrežom napajanja.

Udar groma može pasti blizu zgrade (vidi sliku J5 d). Zemljin potencijal oko mjesta udara opasno raste.

Slika J5 - Razne vrste udara groma

U svim slučajevima posljedice za električne instalacije i opterećenja mogu biti dramatične.

Slika J6 - Posljedice udara groma

Grom padne na nezaštićenu zgradu.	Munja pada u blizini zračne linije.	Grom pada u blizini zgrade.
Struja groma teče na zemlju kroz više ili manje provodljive strukture zgrade sa vrlo razarajućim efektima: toplotni efekti: Jako nasilno pregrevanje materijala, što izaziva požar mehanički efekti: strukturne deformacije termički bljesak: Izuzetno opasan fenomen u prisustvu zapaljivih ili eksplozivnih materijala (ugljovodonici, prašina, itd.)	Struja groma generiše prenapone elektromagnetnom indukcijom u distributivnom sistemu. Ovi prenaponi se šire duž linije do električne opreme unutar zgrada.	Udar groma generira iste tipove prenapona kao one opisane suprotnosti. Pored toga, struja groma iz zemlje se vraća prema električnoj instalaciji, što uzrokuje kvar opreme.
Zgrada i instalacije unutar zgrade uglavnom su uništene	Električne instalacije u zgradi uglavnom su uništene.

Razni načini širenja

Uobičajeni način rada

Prekomjerni naponi u uobičajenom modu pojavljuju se između vodiča pod naponom i zemlje: faza-zemlja ili neutralna-zemlja (vidi sliku J7). Opasni su posebno za uređaje čiji je okvir povezan sa zemljom zbog rizika od dielektričnog sloma.

Slika J7 - Uobičajeni način rada

Diferencijalni način

Pojavljuju se prenaponi u diferencijalnom režimu između vodiča pod naponom:

faza u fazu ili faza u neutralno stanje (vidi sliku J8). Posebno su opasni za elektroničku opremu, osjetljivi hardver kao što su računarski sistemi itd.

Slika J8 - Diferencijalni način rada

Karakterizacija vala groma

Analiza pojava omogućava definisanje vrsta valova struje groma i napona.

• IEC-ovi standardi razmatraju 2 vrste strujnih valova:
• Talas 10/350 µs: za karakterizaciju trenutnih talasa izravnog udara groma (vidi sliku J9);

Slika J9 - Strujni talas od 10/350 µs

• Talas od 8/20 µs: za karakterizaciju trenutnih talasa od indirektnog udara groma (vidi sliku J10).

Slika J10 - Strujni talas od 8/20 µs

Ove dvije vrste valova struje groma koriste se za definiranje ispitivanja SPD-a (IEC standard 61643-11) i otpornosti opreme na struje groma.

Vršna vrijednost trenutnog vala karakterizira intenzitet udara groma.

Prenaponi stvoreni udarima groma karakterišu naponski talasi 1.2 / 50 µs (vidi sliku J11).

Ova vrsta naponskih valova koristi se za provjeru opreme koja podnosi prenapone atmosferskog porijekla (impulsni napon prema IEC 61000-4-5).

Slika J11 - Talas napona 1.2 / 50 µs

Princip zaštite od groma
Opšta pravila zaštite od groma

Postupak za sprečavanje rizika od udara groma
Sistem zaštite zgrade od djelovanja groma mora uključivati:

• zaštita konstrukcija od izravnih udara groma;
• zaštita električnih instalacija od direktnih i indirektnih udara groma.

Osnovni princip zaštite instalacije od rizika od udara groma je sprečavanje da ometajuća energija dopre do osetljive opreme. Da bi se to postiglo, potrebno je:

• uhvati struju groma i usmeri je na zemlju najdirektnijim putem (izbegavajući blizinu osetljive opreme);
• izvršiti izjednačavanje potencijala instalacije; Ovo izjednačavanje potencijala provodi se povezivanjem vodiča, dopunjenih prenaponskim uređajima (SPD) ili varnicama (npr. Antenski jarbol).
• umanjiti inducirane i indirektne efekte instaliranjem SPD-ova i / ili filtera. Za uklanjanje ili ograničavanje prenapona koriste se dva zaštitna sistema: poznati su kao sistem zaštite zgrade (za vanjsku stranu zgrada) i sistem zaštite električne instalacije (za unutrašnjost zgrada).

Sistem zaštite zgrada

Uloga sistema zaštite zgrade je da ga zaštiti od direktnih udara groma.
Sistem se sastoji od:

• uređaj za hvatanje: sistem zaštite od munje;
• odvodnici dizajnirani da prenose struju groma na zemlju;
• Zemaljski kablovi povezani s "vranjom nogom" povezani su zajedno;
• veze između svih metalnih okvira (izjednačavanje potencijala) i uzemljenja.

Kada struja groma teče u vodiču, ako se pojave potencijalne razlike između njega i okvira povezanih sa zemljom koji se nalaze u blizini, on može prouzrokovati destruktivne preljeve.

3 vrste sistema za zaštitu od groma
Koriste se tri vrste zaštite zgrada:

Gromobran (jednostavni štap ili sa sistemom za okidanje)

Gromobran je metalni vrh za hvatanje postavljen na vrh zgrade. Uzemljen je jednim ili više vodiča (često bakarnih traka) (vidi sliku J12).

J12 - Gromobran (jednostavni štap ili sa sistemom za okidanje)

Gromobran sa zategnutim žicama

Te se žice protežu iznad konstrukcije koja se štiti. Koriste se za zaštitu posebnih konstrukcija: područja lansiranja raketa, vojne aplikacije i zaštitu visokonaponskih nadzemnih vodova (vidi sliku J13).

Slika J13 - Zategnute žice

Gromobranski kabel s mrežastim kavezom (Faradayev kavez)

Ova zaštita uključuje postavljanje brojnih donjih vodiča / traka simetrično po cijeloj zgradi. (vidi sliku J14).

Ova vrsta sistema za zaštitu od groma koristi se za visoko izložene zgrade u kojima su smještene vrlo osjetljive instalacije kao što su računarske sobe.

J14 - Mrežasti kavez (Faradayev kavez)

Posljedice zaštite zgrade za opremu električne instalacije

50% struje groma koju isprazni sistem zaštite zgrade podiže se ponovo u mreže uzemljenja električne instalacije (vidi sliku J15): potencijalni porast okvira vrlo često premašuje izdržljivost izolacije provodnika u različitim mrežama ( NN, telekomunikacije, video kabel itd.).

Štaviše, protok struje kroz donje vodiče stvara inducirane prenapone u električnoj instalaciji.

Kao posljedica toga, sistem zaštite zgrade ne štiti električnu instalaciju: stoga je obavezno osigurati sistem zaštite električne instalacije.

Slika J15 - Direktna povratna struja groma

Zaštita od groma - Sistem zaštite elektroinstalacije

Glavni cilj sistema zaštite električne instalacije je ograničiti prenaponske napone na vrijednosti prihvatljive za opremu.

Sistem zaštite električne instalacije sastoji se od:

• jedan ili više SPD-ova, ovisno o konfiguraciji zgrade;
• izjednačavanje potencijala: metalna mreža izloženih provodljivih dijelova.

izvršenje

Postupak zaštite električnih i elektronskih sistema zgrade je sljedeći.

Potražite informacije

• Identificirajte sva osjetljiva opterećenja i njihovo mjesto u zgradi.
• Utvrdite električne i elektronske sisteme i njihove odgovarajuće tačke ulaska u zgradu.
• Provjerite je li sistem zaštite od groma prisutan na zgradi ili u blizini.
• Upoznajte se sa propisima koji se primjenjuju na lokaciji zgrade.
• Procijenite rizik od udara groma prema geografskom položaju, vrsti napajanja, gustini udara groma itd.

Implementacija rješenja

• Instalirajte provodnike za povezivanje na okvire mrežicom.
• Instalirajte SPD u dolaznu razvodnu ploču NN.
• Ugradite dodatni SPD u svaku subdistribucijsku ploču smještenu u blizini osjetljive opreme (vidi sliku J16).

Slika J16 - Primjer zaštite velike instalacije električne instalacije

Uređaj za zaštitu od prenapona (SPD)

Uređaji za zaštitu od prenapona (SPD) koriste se za mreže za napajanje električnom energijom, telefonske mreže i komunikacijske i automatske sabirnice.

Uređaj za zaštitu od prenaponske zaštite (SPD) komponenta je sistema zaštite električne instalacije.

Ovaj uređaj je paralelno povezan na krug napajanja tereta koji mora zaštititi (vidi sliku J17). Takođe se može koristiti na svim nivoima mreže napajanja.

Ovo je najčešće korištena i najefikasnija vrsta zaštite od prenapona.

Slika J17 - Paralelni princip zaštitnog sistema

Paralelno spojeni SPD ima visoku impedansu. Jednom kada se privremeni prenaponski signal pojavi u sistemu, impedancija uređaja se smanjuje pa se naponska struja probija kroz SPD, zaobilazeći osjetljivu opremu.

princip

SPD je dizajniran da ograniči privremene prenapone atmosferskog porijekla i preusmjeri valove struje na zemlju, tako da ograniči amplitudu ovog prenapona na vrijednost koja nije opasna za električnu instalaciju i električne rasklopne i upravljačke uređaje.

SPD eliminiše prenaponske napone

• u uobičajenom načinu rada, između faze i neutralne ili zemlje;
• u diferencijalnom načinu, između faze i neutralnog.

U slučaju prenapona koji premašuje radni prag, SPD

• vodi energiju na zemlju, u uobičajenom režimu;
• distribuira energiju na ostale vodiče pod naponom, u diferencijalnom načinu rada.

Tri vrste SPD

Tip 1 SPD
SPD tipa 1 preporučuje se u određenim slučajevima u uslužnim sektorima i industrijskim zgradama, zaštićenim sistemom za zaštitu od munje ili mrežasti kavez.
Štiti električne instalacije od direktnih udara groma. Može isprazniti povratnu struju od munje koja se širi od provodnika uzemljenja do mrežnih provodnika.
SPD tipa 1 karakterizira strujni talas od 10/350 µs.

Tip 2 SPD
SPD tipa 2 glavni je sistem zaštite za sve niskonaponske električne instalacije. Instaliran u svakoj električnoj razvodnoj ploči, sprečava širenje prenapona u električnim instalacijama i štiti opterećenja.
SPD tipa 2 karakterizira strujni talas od 8/20 µs.

Tip 3 SPD
Ovi SPD imaju mali kapacitet pražnjenja. Stoga ih se obavezno mora instalirati kao dodatak SPD tipa 2 i u blizini osjetljivih tereta.
SPD tipa 3 karakterizira kombinacija naponskih valova (1.2 / 50 μs) i strujnih valova (8/20 μs).

Normativna definicija SPD-a

Slika J18 - SPD standardna definicija

Napomena 1: Postoje T1 + T2 SPD (ili tip 1 + 2 SPD) koji kombiniraju zaštitu tereta od direktnih i indirektnih udara groma.

Napomena 2: neki T2 SPD mogu se također deklarirati kao T3

Karakteristike SPD

Međunarodni standard IEC 61643-11 Edition 1.0 (03/2011) definiše karakteristike i testove za SPD povezan na niskonaponske distributivne sisteme (vidi sliku J19).

Zeleno, zagarantovani radni opseg SPD-a.
Slika J19 - Karakteristika vremena / struje SPD-a s varistorom

Zajedničke karakteristike

• U_C: Maksimalni kontinuirani radni napon. Ovo je izmjenični ili istosmjerni napon iznad kojeg SPD postaje aktivan. Ova vrijednost se bira prema nazivnom naponu i rasporedu uzemljenja sistema.
• U_P: Stepen zaštite od napona (na I_n). Ovo je maksimalni napon na stezaljkama SPD-a kada je aktivan. Ovaj napon se postiže kada je struja koja teče u SPD jednaka In. Odabrani nivo naponske zaštite mora biti ispod mogućnosti podnošenja opterećenja prenapona. U slučaju udara groma, napon na stezaljkama SPD-a uglavnom ostaje manji od U_P.
• U: Nominalna struja pražnjenja. Ovo je vršna vrijednost struje od 8/20 µs talasnog oblika koju SPD može isprazniti najmanje 19 puta.

Zašto je In važan?
In odgovara nominalnoj struji pražnjenja koju SPD može podnijeti najmanje 19 puta: veća vrijednost In znači duži životni vijek SPD, pa se snažno preporučuje odabir viših vrijednosti od minimalne nametnute vrijednosti od 5 kA.

Tip 1 SPD

• I_vragolan: Impulsna struja. Ovo je vršna vrijednost struje talasnog oblika od 10/350 µs koju SPD može ispuštati pražnjenje barem jednom.

Zašto sam_vragolan bitan?
Standard IEC 62305 zahtijeva maksimalnu vrijednost impulsne struje od 25 kA po polu za trofazni sistem. To znači da bi za 3P + N mrežu SPD trebao moći podnijeti ukupnu maksimalnu impulsnu struju od 100 kA koja dolazi iz zemaljske veze.

• I_fi: Automatsko gašenje prati struju. Primjenjivo samo na tehnologiju iskrišta. To je struja (50 Hz) koju SPD može sam prekinuti nakon prebacivanja. Ova struja mora uvijek biti veća od potencijalne struje kratkog spoja na mjestu instalacije.

Tip 2 SPD

• Imax: Maksimalna struja pražnjenja. Ovo je vršna vrijednost struje talasnog oblika od 8/20 µs koju SPD može jednom isprazniti.

Zašto je Imax važan?
Ako usporedite 2 SPD-a s istim ulazom, ali s različitim Imaxom: SPD s većom vrijednosti Imax ima veću „sigurnosnu marginu“ i može podnijeti veću udarnu struju bez oštećenja.

Tip 3 SPD

• U_OC: Napon otvorenog kruga primijenjen tokom ispitivanja klase III (tip 3).

glavne aplikacije

• Niskonaponski SPD. Ovim pojmom označeni su vrlo različiti uređaji, kako s tehnološkog, tako i sa stanovišta upotrebe. Niskonaponski SPD-ovi su modularni i lako se ugrađuju u NN razvodne ploče. Postoje i SPD-ovi prilagodljivi na utičnice, ali ovi uređaji imaju mali kapacitet pražnjenja.

• SPD za komunikacijske mreže. Ovi uređaji štite telefonske mreže, komutirane mreže i mreže automatskog upravljanja (magistrala) od prenapona koji dolaze spolja (munje) i onih unutarnjih u mrežu napajanja (zagađujuća oprema, rad rasklopnih uređaja, itd.). Takvi SPD-ovi su također instalirani u RJ11, RJ45, ... konektorima ili integrirani u opterećenja.

bilješke

1. Redoslijed ispitivanja prema standardu IEC 61643-11 za SPD na bazi MOV (varistor). Ukupno 19 impulsa na I_n:

• Jedan pozitivan impuls
• Jedan negativni impuls
• 15 impulsa sinhroniziranih na svakih 30 ° na naponu od 50 Hz
• Jedan pozitivan impuls
• Jedan negativni impuls

2. za tip 1 SPD, nakon 15 impulsa na I_n (vidi prethodnu napomenu):

• Jedan impuls na 0.1 x I_vragolan
• Jedan impuls na 0.25 x I_vragolan
• Jedan impuls na 0.5 x I_vragolan
• Jedan impuls na 0.75 x I_vragolan
• Jedan impuls na I_vragolan

Dizajn sistema zaštite električne instalacije
Pravila dizajna sistema zaštite električne instalacije

Da bi se zaštitila električna instalacija u zgradi, za izbor vrijede jednostavna pravila

• SPD (s);
• njegov sistem zaštite.

Za sistem distribucije električne energije, glavne karakteristike koje se koriste za definiranje sistema zaštite od munje i odabir SPD-a za zaštitu električne instalacije u zgradi su:

• SPD
• količina SPD
• tip
• nivo izloženosti kako bi se definisala maksimalna struja pražnjenja SPD Imax.
• Uređaj za zaštitu od kratkog spoja
• maksimalna struja pražnjenja Imax;
• struja kratkog spoja Isc na mjestu ugradnje.

Logički dijagram na slici J20 dolje ilustrira ovo pravilo dizajna.

Slika J20 - Logički dijagram za odabir zaštitnog sistema

Ostale karakteristike za odabir SPD-a unaprijed su definirane za električnu instalaciju.

• broj polova u SPD;
• nivo zaštite napona U_P;
• U_C: Maksimalni kontinuirani radni napon.

Ovaj pododjeljak Dizajn sistema zaštite električne instalacije detaljnije opisuje kriterije za odabir sistema zaštite prema karakteristikama instalacije, opremi koja se štiti i okolišu.

Elementi sistema zaštite

SPD uvijek mora biti instaliran u izvoru električne instalacije.

Lokacija i tip SPD-a

Tip SPD-a koji se instalira na izvoru instalacije ovisi o tome da li je prisutan sistem zaštite od groma ili ne. Ako je zgrada opremljena sistemom za zaštitu od munje (prema IEC 62305), treba instalirati SPD tipa 1.

Za SPD instaliran na dolaznom kraju instalacije, IEC 60364 instalacijski standardi utvrđuju minimalne vrijednosti za sljedeće 2 karakteristike:

• Nazivna struja pražnjenja I_n = 5 kA (8/20) µs;
• Stepen zaštite napona U_P(u I_n) <2.5 kV.

Broj dodatnih SPD-ova koji će se instalirati određuje se prema:

• veličina web mjesta i poteškoće u postavljanju ljepljivih vodiča. Na velikim web lokacijama bitno je instalirati SPD na dolazni kraj svake poddistribucijske ograde.
• udaljenost koja razdvaja osjetljiva opterećenja koja treba zaštititi od dolaznog krajnjeg zaštitnog uređaja. Kada su tereti udaljeni više od 10 metara od dolaznog zaštitnog uređaja, potrebno je osigurati dodatnu finu zaštitu što je moguće bliže osjetljivim opterećenjima. Pojave refleksije talasa povećavaju se sa 10 metara. Pogledajte širenje vala groma
• rizik od izloženosti. U slučaju vrlo izloženog mjesta, dolazni SPD ne može osigurati i veliki protok struje groma i dovoljno nizak nivo zaštite napona. Konkretno, SPD tipa 1 obično prati SPD tipa 2.

Tablica na slici J21 dolje prikazuje količinu i vrstu SPD-a koji se postavljaju na osnovu dva gore definirana faktora.

Slika J21 - 4 slučaja primjene SPD-a

Zaštita distribuiranih nivoa

Nekoliko nivoa zaštite SPD omogućava raspodjelu energije između nekoliko SPD-a, kao što je prikazano na slici J22 na kojoj su predviđene tri vrste SPD-a:

• Tip 1: kada je zgrada opremljena sistemom za zaštitu od munje i smještena na dolaznom kraju instalacije, ona apsorbira vrlo veliku količinu energije;
• Tip 2: apsorbira zaostale prenapone;
• Tip 3: pruža "finu" zaštitu ako je potrebno za najosjetljiviju opremu smještenu vrlo blizu tereta.

Napomena: Tip 1 i 2 SPD mogu se kombinirati u jedan SPD
Slika J22 - Arhitektura fine zaštite

Uobičajene karakteristike SPD-ova prema karakteristikama ugradnje
Maksimalni kontinuirani radni napon Uc

Ovisno o rasporedu uzemljenja sistema, maksimalni kontinuirani radni napon U_C SPD-a mora biti jednaka ili veća od vrijednosti prikazanih u tablici na slici J23.

Slika J23 - Propisana minimalna vrijednost U_C za SPD ovisno o rasporedu uzemljenja sistema (na temelju Tabele 534.2 standarda IEC 60364-5-53)

N / A: nije primjenjivo
U: linijski napon niskonaponskog sistema
a. ove vrijednosti su povezane s najgorim uvjetima kvara, stoga se ne uzima u obzir tolerancija od 10%.

Najčešće vrijednosti UC odabrane prema rasporedu uzemljenja sistema.
TT, TN: 260, 320, 340, 350 V
IT: 440, 460 V

Stepen zaštite napona U_P (u I_n)

Standard IEC 60364-4-44 pomaže u odabiru nivoa zaštite za SPD u funkciji opterećenja koja se štite. Tabela na slici J24 pokazuje sposobnost izdržavanja impulsa svake vrste opreme.

Slika J24 - Potrebni nazivni impulsni napon opreme Uw (tabela 443.2 IEC 60364-4-44)

a. Prema IEC 60038: 2009.
b. Ovaj nazivni impulsni napon primjenjuje se između naponskih vodiča i PE.
c. U Kanadi i SAD-u, za napone na zemlji veće od 300 V, primjenjuje se nazivni impulsni napon koji odgovara sljedećem najvišem naponu u ovoj koloni.
d. Za rad IT sistema na 220-240 V, koristi se red 230/400, zbog napona na zemlji na zemljospoju na jednoj liniji.

Slika J25 - Kategorija prenaponske opreme

	Oprema kategorije prenapona Pogodna sam samo za upotrebu u fiksnoj instalaciji zgrada u kojima se zaštitna sredstva primenjuju izvan opreme - da bi se privremeni prenaponi ograničili na navedeni nivo. Primjeri takve opreme su oni koji sadrže elektroničke sklopove poput računara, uređaja s elektroničkim programima itd.
	Oprema prenaponske kategorije II pogodna je za spajanje na fiksnu električnu instalaciju, pružajući normalan stupanj raspoloživosti koji je uobičajen za trenutnu opremu. Primjeri takve opreme su kućanski uređaji i slična opterećenja.
	Oprema prenaponske kategorije III namijenjena je upotrebi u fiksnoj instalaciji nizvodno i uključujući glavnu razvodnu ploču, pružajući visok stupanj dostupnosti. Primjeri takve opreme su razdjelne ploče, prekidači, ožičeni sustavi uključujući kablove, sabirnice, razvodne kutije, prekidači, utičnice) u fiksnoj instalaciji i oprema za industrijsku upotrebu i neka druga oprema, npr. Stacionarni motori sa stalna veza sa fiksnom instalacijom.
	Oprema prenaponske kategorije IV pogodna je za upotrebu na ili u blizini izvora instalacije, na primjer uzvodno od glavne razvodne ploče. Primjeri takve opreme su brojila električne energije, primarni uređaji za zaštitu od prekomjerne struje i kontrolne jedinice za mreškanje.

„Instalirani“ U_P performanse treba upoređivati ​​s impulsnom sposobnošću opterećenja.

SPD ima nivo naponske zaštite U_P koji je svojstven, tj. definiran i testiran neovisno od njegove instalacije. U praksi, za izbor U_P izvedbe SPD-a, mora se poduzeti sigurnosna margina kako bi se omogućili prenaponi svojstveni instalaciji SPD-a (vidi Sliku J26 i Spajanje uređaja za prenaponsku zaštitu).

Slika J26 - Instalirani U_P

„Instalirani“ nivo zaštite napona U_P općenito usvojen za zaštitu osjetljive opreme u električnim instalacijama 230/400 V iznosi 2.5 kV (kategorija prenapona II, vidi sliku J27).

Bilješka:
Ako predviđeni nivo zaštite od napona ne može postići dolazni SPD ili ako su osjetljivi dijelovi opreme udaljeni (vidi Elementi zaštitnog sistema # Lokacija i tip SPD-a Lokacija i tip SPD-a, mora se instalirati dodatni koordinirani SPD za postizanje potreban nivo zaštite.

Broj polova

• Ovisno o rasporedu uzemljenja sistema, potrebno je osigurati SPD arhitekturu koja osigurava zaštitu u uobičajenom načinu rada (CM) i diferencijalnom načinu rada (DM).

Slika J27 - Potrebe zaštite prema rasporedu uzemljenja sistema

a. Zaštita između faze i nule može biti ugrađena u SPD postavljen na izvoru instalacije ili biti udaljena blizu opreme koja se štiti
b. Ako je neutralno raspoređeno

Bilješka:

Common-over overvoltage
Osnovni oblik zaštite je ugradnja SPD-a u zajedničkom režimu između faza i PE (ili PEN) vodiča, bez obzira na vrstu sistema uzemljenja koji se koristi.

Prenapon u diferencijalnom režimu
U sistemima TT i TN-S uzemljenje neutralne točke rezultira asimetrijom zbog impedancija zemlje što dovodi do pojave napona u diferencijalnom modu, iako je prenaponski napon izazvan udarom groma uobičajeni mod.

2P, 3P i 4P SPD
(vidi sliku J28)
Oni su prilagođeni IT, TN-C, TN-CS sistemima.
Oni pružaju zaštitu samo od prenapona u uobičajenom modu

Slika J28 - 1P, 2P, 3P, 4P SPD

1P + N, 3P + N SPD
(vidi sliku J29)
Oni su prilagođeni sistemima TT i TN-S.
Oni pružaju zaštitu od prenapona u uobičajenom i diferencijalnom režimu

Slika J29 - 1P + N, 3P + N SPD

Izbor SPD tipa 1
Impulsna struja Iimp

• Tamo gdje ne postoje nacionalni propisi ili posebni propisi za vrstu zgrade koja se štiti: impulsna struja Iimp mora biti najmanje 12.5 kA (val 10/350 µs) po grani u skladu s IEC 60364-5-534.
• Tamo gdje postoje propisi: standard IEC 62305-2 definira 4 nivoa: I, II, III i IV

Tabela na slici J31 prikazuje različite nivoe I_vragolan u regulatornom slučaju.

Slika J30 - Osnovni primjer uravnoteženog I_vragolan raspodjela struje u trofaznom sistemu

Slika J31 - Tabela I_vragolan vrijednosti prema razini naponske zaštite zgrade (na osnovu IEC / EN 62305-2)

Automatsko gašenje prati struju I_fi

Ova karakteristika je primjenjiva samo za SPD s tehnologijom iskrišta. Automatsko gašenje prati struju I_fi mora uvijek biti veća od potencijalne struje kratkog spoja I_sc na mjestu instalacije.

Izbor SPD tipa 2
Maksimalna struja pražnjenja Imax

Maksimalna struja pražnjenja Imax definirana je prema procijenjenoj razini izloženosti u odnosu na lokaciju zgrade.
Vrijednost maksimalne struje pražnjenja (Imax) određuje se analizom rizika (vidi tabelu na slici J32).

Slika J32 - Preporučena maksimalna struja pražnjenja Imax prema nivou izloženosti

Izbor vanjskog uređaja za zaštitu od kratkog spoja (SCPD)

Zaštitni uređaji (toplotni i kratki spoj) moraju biti usklađeni sa SPD-om kako bi se osigurao pouzdan rad, tj
osigurati kontinuitet usluge:

• podnose valove struje munje
• ne generirati prekomjerni zaostali napon.

osigurati efikasnu zaštitu od svih vrsta prekomjerne struje:

• preopterećenje uslijed toplotnog odljeva varistora;
• kratki spoj niskog intenziteta (impedant);
• kratki spoj velikog intenziteta.

Rizici koje treba izbjegavati na kraju životnog vijeka SPD-a
Zbog starenja

U slučaju prirodnog završetka života zbog starenja, zaštita je termičkog tipa. SPD s varistorima mora imati unutarnji rastavljač koji onemogućava SPD.
Napomena: Kraj životnog vijeka kroz termalni odbjeg ne odnosi se na SPD s cijevi za ispuštanje plina ili inkapsuliranom varnicom.

Zbog kvara

Uzroci kraja životnog vijeka zbog kvara kratkog spoja su:

• Premašen maksimalni kapacitet pražnjenja. Ova greška rezultira jakim kratkim spojem.
• Kvar zbog distribucijskog sustava (prebacivanje neutralnog / faznog stanja, neutralni iskop).
• Postepeno propadanje varistora.
  Posljednje dvije greške rezultiraju impedantnim kratkim spojem.
  Instalacija mora biti zaštićena od oštećenja koja nastaju uslijed ovih vrsta kvarova: gore definirani unutarnji (toplotni) rastavljač nema vremena za zagrijavanje, dakle rad.
  Treba instalirati poseban uređaj nazvan „vanjski uređaj za zaštitu od kratkog spoja (vanjski SCPD)“, sposoban za uklanjanje kratkog spoja. Može se implementirati pomoću osigurača ili osigurača.

Karakteristike vanjskog SCPD-a

Vanjski SCPD treba koordinirati sa SPD-om. Dizajniran je da zadovolji sljedeća dva ograničenja:

Podnosi struju groma

Podržavanje struje groma bitna je karakteristika SPD-ovog vanjskog uređaja za zaštitu od kratkog spoja.
Vanjski SCPD ne smije se aktivirati na 15 uzastopnih impulsnih struja na In.

Podržava struju kratkog spoja

• Kapacitet prekida određen je pravilima ugradnje (IEC 60364 standard):
  Vanjski SCPD trebao bi imati prekidnu sposobnost jednaku ili veću od potencijalne struje kratkog spoja Isc na mjestu ugradnje (u skladu s IEC 60364 standardom).
• Zaštita instalacije od kratkih spojeva
  Konkretni impedantni kratki spoj rasipa puno energije i treba ga vrlo brzo eliminirati kako bi se spriječila oštećenja instalacije i SPD-a.
  Proizvođač mora dati pravu povezanost između SPD-a i njegovog vanjskog SCPD-a.

Način instalacije za vanjski SCPD
Uređaj „u nizu“

SCPD je opisan kao „u nizu“ (vidi sliku J33) kada zaštitu vrši opći zaštitni uređaj mreže koja se štiti (na primjer, zaštitni prekidač pre instalacije).

Slika J33 - SCPD „u nizu“

Uređaj „paralelno“

SCPD se opisuje kao "paralelno" (vidi sliku J34) kada zaštitu vrši posebno zaštitni uređaj povezan sa SPD.

• Vanjski SCPD naziva se „odspojni prekidač“ ako funkciju izvodi prekidač.
• Prekidač za isključivanje može ili ne mora biti integriran u SPD.

Slika J34 - SCPD „paralelno“

Bilješka:
U slučaju SPD-a s cijevi za ispuštanje plina ili inkapsulirane svjećice, SCPD omogućuje rezanje struje odmah nakon upotrebe.

Garancija zaštite

Vanjski SCPD treba koordinirati sa SPD i testirati i zajamčiti proizvođač SPD u skladu s preporukama standarda IEC 61643-11. Također bi ga trebalo instalirati u skladu s preporukama proizvođača. Kao primjer, pogledajte električne SCPD + SPD koordinacijske tablice.

Kada je ovaj uređaj integriran, usklađenost sa standardom proizvoda IEC 61643-11 prirodno osigurava zaštitu.

Slika J35 - SPD-ovi s vanjskim SCPD-om, neintegrirani (iC60N + iPRD 40r) i integrirani (iQuick PRD 40r)

Sažetak vanjskih karakteristika SCPD-a

Detaljna analiza karakteristika data je u odjeljku Detaljne karakteristike vanjskog SCPD-a.
Tablica na slici J36 prikazuje, na primjeru, sažetak karakteristika prema različitim vrstama vanjskih SCPD-a.

Slika J36 - Karakteristike zaštite na kraju radnog vijeka SPD tipa 2 prema vanjskim SCPD-ima

Način instalacije za vanjski SCPD	U serijama	Paralelno
		Povezana sa zaštitom osigurača	Povezana zaštita prekidača	Integrirana zaštita prekidača
Zaštita od prenaponske opreme	=	=	=	=
	SPD-ovi zadovoljavajuće štite opremu bez obzira na vrstu pridruženih vanjskih SCPD-a
Zaštita instalacije na kraju životnog vijeka	-	=	+	++
	Nije moguće jamstvo zaštite	Garancija proizvođača		Potpuna garancija
		Zaštita od kratkog spoja impedancije nije dobro osigurana	Zaštita od kratkih spojeva savršeno osigurana
Kontinuitet usluge na kraju života	- -	+	+	+
	Kompletna instalacija je isključena	Isključen je samo krug SPD
Održavanje na kraju životnog vijeka	- -	=	+	+
	Potrebno isključenje instalacije	Promena osigurača	Odmah resetovanje

Tabela za koordinaciju SPD-a i zaštitnih uređaja

Tabela na slici J37 dolje prikazuje koordinaciju rastavljačkih prekidača (vanjski SCPD) za SPD tipa 1 i 2 marke XXX Electric za sve nivoe struja kratkog spoja.

Koordinacija između SPD i njegovih prekidača koji se rastavljaju, naznačena i zagarantovana od strane Electric, osigurava pouzdanu zaštitu (izdržljivost valova groma, pojačana zaštita struja kratkog spoja impedanse, itd.)

Slika J37 - Primjer tabele koordinacije između SPD-a i njihovih prekidača. Uvijek se pozovite na najnovije tablice proizvođača.

Koordinacija sa gornjim zaštitnim uređajima

Koordinacija sa nadstrujnim zaštitnim uređajima
U električnoj instalaciji, vanjski SCPD je uređaj identičan zaštitnom aparatu: to omogućava primjenu selektivnosti i kaskadnih tehnika za tehničku i ekonomsku optimizaciju plana zaštite.

Koordinacija sa uređajima rezidualne struje
Ako se SPD instalira nizvodno od uređaja za zaštitu od curenja zemlje, ovaj bi trebao biti „si“ ili selektivnog tipa s imunošću na impulsne struje od najmanje 3 kA (strujni talas 8/20 μs).

Instalacija uređaja za zaštitu od prenaponske zaštite
Spajanje prenaponskog uređaja

Priključci SPD-a na opterećenja trebaju biti što kraći kako bi se smanjila vrijednost nivoa naponske zaštite (instaliranog gore) na stezaljkama zaštićene opreme.

Ukupna dužina SPD veza na mrežu i priključni blok uzemljenja ne smije prelaziti 50 cm.

Jedna od bitnih karakteristika zaštite opreme je maksimalni nivo zaštite od napona (instaliran gore) koji oprema može podnijeti na svojim stezaljkama. U skladu s tim, treba odabrati SPD sa nivoom naponske zaštite Up prilagođenim zaštiti uređaja (vidi sliku J38). Ukupna dužina priključnih vodiča je

L = L1 + L2 + L3.

Za visokofrekventne struje, impedancija po jedinici dužine ove veze iznosi približno 1 µH / m.

Dakle, primjena Lencovog zakona na ovu vezu: ΔU = L di / dt

Normalizovani strujni talas od 8/20 µs, s amplitudom struje od 8 kA, u skladu s tim stvara porast napona od 1000 V po metru kabla.

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

Slika J38 - Priključci SPD L <50 cm

Kao rezultat, napon na terminalima opreme, U oprema, je:
U oprema = Gore + U1 + U2
Ako je L1 + L2 + L3 = 50 cm, a val je 8/20 µs s amplitudom 8 kA, napon na terminalima opreme bit će gore + 500 V.

Priključak u plastičnom kućištu

Slika J39 dolje prikazuje kako spojiti SPD u plastično kućište.

Slika J39 - Primjer spajanja u plastičnom kućištu

Priključak u metalnom kućištu

U slučaju sklopnog uređaja u metalnom kućištu, bilo bi pametno spojiti SPD direktno na metalni kućište, pri čemu se kućište koristi kao zaštitni vodič (vidi sliku J40).
Ovaj aranžman je u skladu sa standardom IEC 61439-2 i proizvođač sklopa mora osigurati da karakteristike kućišta omoguće ovu upotrebu.

Slika J40 - Primjer spajanja u metalnom kućištu

Presjek vodiča

Preporučeni minimalni presjek vodiča uzima u obzir:

• Uobičajena usluga koju treba pružiti: Protok vala struje groma pod maksimalnim padom napona (pravilo 50 cm).
  Napomena: Za razliku od aplikacija na 50 Hz, jer je munja visokofrekventna, povećanje poprečnog presjeka vodiča ne smanjuje u velikoj mjeri njegovu visokofrekventnu impedansu.
• Izdržljivost vodiča na struje kratkog spoja: Provodnik se mora oduprijeti struji kratkog spoja za vrijeme maksimalnog vremena isključenja sistema zaštite.
  IEC 60364 na dolaznom kraju instalacije preporučuje minimalni presjek:
• 4 mm2 (Cu) za priključak tipa 2 SPD;
• 16 mm2 (Cu) za priključak tipa 1 SPD (prisustvo sistema za zaštitu od munje).

Primjeri dobrih i loših SPD instalacija

Slika J41 - Primjeri dobrih i loših SPD instalacija

Dizajn ugradnje opreme treba izvoditi u skladu s pravilima ugradnje: dužina kabela mora biti manja od 50 cm.

Pravila kabliranja uređaja za prenaponsku zaštitu
Pravilo 1

Prvo pravilo koje treba poštivati ​​jest da duljina SPD veza između mreže (preko vanjskog SCPD-a) i priključnog bloka uzemljenja ne smije biti veća od 50 cm.
Slika J42 prikazuje dvije mogućnosti spajanja SPD-a.
Slika J42 - SPD s odvojenim ili integriranim vanjskim SCPD-om

Pravilo 2

Provodnici zaštićenih odlaznih hranilica:

• treba biti povezan na stezaljke vanjskog SCPD-a ili SPD-a;
• treba fizički odvojiti od zagađenih ulaznih provodnika.

Smješteni su desno od terminala SPD i SCPD (vidi sliku J43).

Slika J43 - Priključci zaštićenih odlaznih ulagača nalaze se s desne strane SPD terminala

Pravilo 3

Dolazni fazni, neutralni i zaštitni (PE) vodiči napajanja trebaju se provoditi jedan pored drugog kako bi se smanjila površina petlje (vidi sliku J44).

Pravilo 4

Ulazni vodiči SPD-a trebali bi biti udaljeni od zaštićenih odlaznih vodiča kako bi se izbjeglo njihovo onečišćenje spajanjem (vidi sliku J44).

Pravilo 5

Kablove treba prikvačiti uz metalne dijelove kućišta (ako ih ima) kako bi se površina okvira okvira svela na najmanju moguću mjeru i tako iskoristili zaštitni efekt od EM smetnji.

U svim slučajevima mora se provjeriti jesu li okviri razvodnih ploča i kućišta uzemljeni vrlo kratkim vezama.

Konačno, ako se koriste zaštićeni kablovi, treba izbjegavati velike duljine, jer smanjuju efikasnost zaštite (vidi sliku J44).

Slika J44 - Primjer poboljšanja EMC smanjenjem površina petlje i zajedničkom impedancijom u električnom kućištu

Zaštita od prenaponske struje Primjeri primjene

Primjer SPD aplikacije u supermarketu

Slika J46 - Telekomunikaciona mreža

Rješenja i shematski dijagram

• Vodič za odabir odvodnika prenaponske struje omogućio je preciznu vrijednost odvodnika prenapona na dolaznom kraju instalacije i pripadajućeg prekidača prekidača.
• Kao osjetljivi uređaji (U_vragolan <1.5 kV) nalaze se na više od 10 m od dolaznog zaštitnog uređaja, odvodnici prenaponske zaštite sa finom zaštitom moraju biti instalirani što bliže opterećenjima.
• Da bi se osigurao bolji kontinuitet usluge za područja hladnih prostorija: Prekidači rezidualne struje tipa „si“ koristiće se kako bi se izbjeglo ometanje koje izaziva porast potencijala zemlje tokom prolaska vala groma.
• Za zaštitu od atmosferskih prenapona: 1, instalirajte odvodnik prenapona u glavnu razvodnu ploču. 2, instalirajte odvodnik prenaponske zaštite sa finom zaštitom u svaku razvodnu ploču (1 i 2) koja opskrbljuje osjetljive uređaje koji se nalaze na udaljenosti većoj od 10 m od dolaznog odvodnika prenapona. 3, instalirajte odvodnik prenapona na telekomunikacijsku mrežu kako biste zaštitili isporučene uređaje, na primjer vatrogasne alarme, modeme, telefone, faksove.

Preporuke za kabliranje

• Osigurajte izjednačenost završnica uzemljenja zgrade.
• Smanjite petlje na površini kabla za napajanje.

Preporuke za instalaciju

• Ugradite odvodnik prenaponske struje, I_maksimum = 40 kA (8/20 µs), i iC60 prekidač prekida snage nominalne snage 40 A.
• Ugradite odvodnike prenaponske zaštite sa finom zaštitom, I_maksimum = 8 kA (8/20 µs) i pripadajući iC60 prekidači prekidača nominalne snage 10 A

Slika J46 - Telekomunikaciona mreža

SPD za fotonaponske aplikacije

Prekomjerni napon može se pojaviti u električnim instalacijama iz različitih razloga. Uzrok tome mogu biti:

• Distributivna mreža kao rezultat groma ili bilo kakvih izvedenih radova.
• Udari groma (u blizini ili na zgrade i PV instalacije ili na gromobrane).
• Varijacije u električnom polju zbog groma.

Kao i sve vanjske konstrukcije, PV instalacije su izložene riziku od groma koji se razlikuje od regije do regije. Trebali bi postojati sistemi i uređaji za prevenciju i zaustavljanje.

Zaštita izjednačavanjem potencijala

Prva zaštita koja se postavlja je medij (vodič) koji osigurava izjednačavanje potencijala između svih vodljivih dijelova PV instalacije.

Cilj je povezati sve uzemljene vodiče i metalne dijelove i tako stvoriti jednak potencijal na svim točkama instaliranog sistema.

Zaštita od prenaponskih uređaja (SPD)

SPD-ovi su posebno važni za zaštitu osjetljive električne opreme poput AC / DC pretvarača, nadzornih uređaja i PV modula, ali i ostale osjetljive opreme koja se napaja električnom distributivnom mrežom od 230 VAC. Sljedeća metoda procjene rizika zasniva se na procjeni kritične dužine Lcrit i njezinoj usporedbi s L kumulativne duljine jednosmjernih vodova.
SPD zaštita je potrebna ako je L ≥ Lcrit.
Lcrit ovisi o vrsti fotonaponske instalacije i izračunava se prema sljedećoj tablici (slika J47):

Slika J47 - izbor SPD istosmjerne struje

L je zbroj:

• zbroj udaljenosti između pretvarača (pretvarača) i razvodne kutije, uzimajući u obzir da se dužine kabela smještenih u istom kanalu broje samo jednom, i
• zbroj udaljenosti između razvodne kutije i priključnih tačaka fotonaponskih modula koji čine žicu, uzimajući u obzir da se dužine kabela smještenih u istom kanalu broje samo jednom.

Ng je gustina groma luka (broj udara / km2 / godišnje).

Slika J48 - Izbor SPD-a

SPD zaštita
lokacija	PV moduli ili polja s nizovima		DC strana pretvarača	AC strana pretvarača		Glavna ploča
	LDC			LAC		Gromobran
kriteriji	<10 m	> 10 m		<10 m	> 10 m	Da	Ne
Tip SPD	Nema potrebe	"SPD 1" Tip 2 [a]	"SPD 2" Tip 2 [a]	Nema potrebe	"SPD 3" Tip 2 [a]	"SPD 4" Tip 1 [a]	"SPD 4" Upišite 2 ako je Ng> 2.5 i nadzemni vod

[a]. 1 2 3 4 Udaljenost razdvajanja tipa 1 prema EN 62305 se ne poštuje.

Instaliranje SPD-a

Broj i položaj SPD-ova na istosmjernoj strani ovise o dužini kabela između solarnih ploča i pretvarača. SPD treba instalirati u blizini pretvarača ako je duljina manja od 10 metara. Ako je veći od 10 metara, potreban je drugi SPD koji bi se trebao nalaziti u kutiji blizu solarne ploče, a prva se nalazi u području pretvarača.

Da bi bili efikasni, SPD kablovi za povezivanje na mrežu L + / L- i između SPD-ovog priključnog bloka za uzemljenje i sabirnice uzemljenja moraju biti što kraći - manji od 2.5 metra (d1 + d2 <50 cm).

Sigurno i pouzdano stvaranje fotonaponske energije

Ovisno o udaljenosti između dijela "generatora" i dijela "pretvorbe", možda će biti potrebno instalirati dva odvodnika prenapona ili više, kako bi se osigurala zaštita svakog od dva dijela.

Slika J49 - SPD lokacija

Tehnički dodaci za zaštitu od prenaponske zaštite

Standardi zaštite od groma

Standardni dijelovi 62305 do 1 prema IEC 4 (NF EN 62305, dijelovi od 1 do 4) reorganizira i ažurira standardne publikacije IEC 61024 (serija), IEC 61312 (serija) i IEC 61663 (serija) o sistemima za zaštitu od munje.

Dio 1 - Opći principi

Ovaj dio predstavlja opće informacije o munjama i njihovim karakteristikama te opće podatke i predstavlja ostale dokumente.

Dio 2 - Upravljanje rizikom

Ovaj dio predstavlja analizu koja omogućava izračunavanje rizika za strukturu i utvrđivanje različitih scenarija zaštite kako bi se omogućila tehnička i ekonomska optimizacija.

Dio 3 - Fizička oštećenja konstrukcija i životna opasnost

Ovaj dio opisuje zaštitu od izravnih udara groma, uključujući sistem zaštite od groma, donji vodič, kabel za uzemljenje, ekvipotencijalnost i, prema tome, SPD s izjednačavanjem potencijala (tip 1 SPD).

Dio 4 - Električni i elektronski sistemi u konstrukcijama

Ovaj dio opisuje zaštitu od indukovanih efekata groma, uključujući sistem zaštite od SPD (tipovi 2 i 3), zaštitu kablova, pravila za ugradnju SPD, itd.

Ova serija standarda dopunjena je:

• serija standarda IEC 61643 za definiciju proizvoda od prenaponske zaštite (vidi Komponente SPD-a);
• seriju standarda IEC 60364-4 i -5 za primjenu proizvoda u NN električnim instalacijama (vidi Oznaka SPD-a za kraj radnog vijeka).

Komponente SPD-a

SPD se uglavnom sastoji od (vidi sliku J50):

1. jedna ili više nelinearnih komponenata: dio pod naponom (varistor, cijev za ispuštanje plina [GDT], itd.);
2. termozaštitni uređaj (interni rastavljač) koji ga štiti od toplotnog bekstva na kraju životnog vijeka (SPD s varistorom);
3. indikator koji označava kraj životnog vijeka SPD-a; Neki SPD-ovi omogućavaju daljinsko prijavljivanje ove indikacije;
4. vanjski SCPD koji pruža zaštitu od kratkih spojeva (ovaj uređaj se može integrirati u SPD).

Slika J50 - Dijagram SPD-a

Tehnologija živog dijela

Dostupno je nekoliko tehnologija za implementaciju dijela uživo. Svaka od njih ima prednosti i nedostatke:

• Zener diode;
• Cijev za ispuštanje plina (kontrolirana ili nekontrolirana);
• Varistor (varistor cinkov oksid [ZOV]).

Tabela u nastavku prikazuje karakteristike i raspored 3 najčešće korištene tehnologije.

Slika J51 - Sažeta tabela performansi

sastavni	Gasna cev (GDT)	Kapsulirana svjećica	Varistor cinkovog oksida	GDT i varistor u seriji	Paralelno inkapsulirani iskrište i varistor
karakteristike
Režim rada	Prebacivanje napona	Prebacivanje napona	Ograničenje napona	Prebacivanje i ograničavanje napona u seriji	Paralelno prebacivanje i ograničavanje napona
Radne krive
aplikacija	Telekom mreža NN mreža (povezano s varistorom)	NN mreža	NN mreža	NN mreža	NN mreža
SPD tip	tip 2	tip 1	Tip 1 ili Tip 2	Tip 1+ Tip 2	Tip 1+ Tip 2

Oznaka kraja životnog vijeka SPD-a

Pokazatelji o prestanku radnog vijeka povezani su s internim rastavljačem i vanjskim SCPD SPD-a kako bi obavijestili korisnika da oprema više nije zaštićena od prenapona atmosferskog porijekla.

Lokalna indikacija

Ovu funkciju obično zahtijevaju instalacijski kodovi. Oznaka završetka životnog vijeka daje se indikatorom (svjetlećim ili mehaničkim) na unutarnjem rastavljaču i / ili na vanjskom SCPD-u.

Kada se vanjski SCPD implementira pomoću uređaja s osiguračima, potrebno je osigurati osigurač sa udarcem i postoljem opremljenim sistemom za okidanje kako bi se osigurala ova funkcija.

Integrirani prekidač prekidača

Mehanički indikator i položaj upravljačke ručke omogućavaju prirodno prikazivanje kraja života.

Lokalna indikacija i daljinsko izvještavanje

iQuick PRD SPD marke XXX Electric je tipa „spreman za žicu“ s integriranim prekidačem.

Lokalna indikacija

iQuick PRD SPD (vidi sliku J53) opremljen je lokalnim mehaničkim indikatorima statusa:

• (crveni) mehanički indikator i položaj ručke prekidača koji odvajaju označavaju isključenje SPD-a;
• (crveni) mehanički indikator na svakom ulošku označava kraj vijeka trajanja uloška.

Slika J53 - iQuick PRD 3P + N SPD marke XXX Electric

Daljinsko izvještavanje

(vidi sliku J54)

iQuick PRD SPD opremljen je indikacijskim kontaktom koji omogućava daljinsko izvještavanje o:

• kraj životnog vijeka patrone;
• patrona koja nedostaje i kada je vraćena na svoje mjesto;
• kvar na mreži (kratki spoj, prekid veze nule, preokret faze / nule);
• lokalno ručno prebacivanje.

Kao rezultat toga, daljinsko praćenje radnog stanja instaliranih SPD-ova omogućava osiguranje da su ovi zaštitni uređaji u stanju pripravnosti uvijek spremni za rad.

Slika J54 - Instalacija žaruljice sa iQuick PRD SPD

Slika J55 - Daljinska indikacija stanja SPD pomoću Smartlink-a

Održavanje na kraju životnog vijeka

Kada indikator kraja života ukazuje na isključivanje, SPD (ili dotični uložak) mora se zamijeniti.

U slučaju iQuick PRD SPD, održavanje je olakšano:

• Uložak na kraju životnog vijeka (koji treba zamijeniti) lako je prepoznati u odjelu za održavanje.
• Uložak na kraju životnog vijeka može se potpuno zamijeniti, jer sigurnosni uređaj zabranjuje zatvaranje prekidača koji odspaja ako patrona nedostaje.

Detaljne karakteristike vanjskog SCPD-a

Podnosi strujni val

Trenutni talas podnosi testove na vanjskim SCPD-ima pokazuju sljedeće:

• Za datu ocjenu i tehnologiju (NH ili cilindrični osigurač), sposobnost podnošenja struje talasa bolja je kod osigurača tipa aM (zaštita motora) nego kod osigurača tipa gG (opća upotreba).
• Za određenu ocjenu, trenutni talas podnosi sposobnost bolji je kod prekidača nego kod osigurača. Slika J56 dolje prikazuje rezultate ispitivanja izdržljivosti naponskih valova:
• da bi se zaštitio SPD definiran za Imax = 20 kA, vanjski SCPD koji se bira je MCB 16 A ili osigurač aM 63 A, Napomena: u ovom slučaju osigurač gG 63 A nije prikladan.
• da bi se zaštitio SPD definiran za Imax = 40 kA, vanjski SCPD koji se bira je MCB 40 A ili osigurač aM 125 A,

Slika J56 - Usporedba sposobnosti podnošenja napona SCPDs za I_maksimum = 20 kA i I_maksimum = 40 kA

Instaliran Gornji nivo zaštite od napona

Uglavnom:

• Pad napona na stezaljkama prekidača veći je od pada na stezaljkama uređaja s osiguračima. To je zato što je impedancija komponenata prekidača (termički i magnetni uređaji za isključivanje) veća od impedancije osigurača.

Kako god:

• Razlika između padova napona ostaje mala za strujne talase koji ne prelaze 10 kA (95% slučajeva);
• Instalirani nivo zaštite od gornjeg napona takođe uzima u obzir impedansu kabela. To može biti visoko u slučaju tehnologije osigurača (zaštitni uređaj udaljen od SPD-a) i nisko u slučaju tehnologije prekidača (prekidač u blizini, pa čak i integriran u SPD).

Napomena: Instalirani nivo zaštite od napona je zbroj padova napona:

• u SPD-u;
• u vanjskom SCPD-u;
• u kablovima opreme

Zaštita od impedancijskih kratkih spojeva

Kratki spoj impedancije rasipa puno energije i treba ga vrlo brzo eliminirati kako bi se spriječila oštećenja instalacije i SPD-a.

Slika J57 uspoređuje vrijeme odziva i ograničenje energije zaštitnog sistema osiguračem od 63 A aM i prekidačem od 25 A.

Ova dva zaštitna sistema imaju istu sposobnost izdržavanja struje talasa 8/20 µs (27 kA odnosno 30 kA).

Slika J57 - Usporedba krivulja ograničenja vremena / struje i energije za prekidač i osigurač koji imaju istu sposobnost izdržavanja strujnog vala od 8/20 µs

Širenje vala groma

Električne mreže su niskofrekventne i kao rezultat toga širenje naponskog vala je trenutno u odnosu na učestalost pojave: u bilo kojoj tački provodnika trenutni napon je isti.

Talas groma je visokofrekventni fenomen (nekoliko stotina kHz do MHz):

• Talas groma širi se duž provodnika određenom brzinom u odnosu na frekvenciju pojave. Kao rezultat, u bilo kojem trenutku napon nema istu vrijednost u svim točkama medija (vidi sliku J58).

Slika J58 - Širenje vala groma u provodniku

• Promjena medija stvara pojavu širenja i / ili odbijanja vala ovisno o:

1. razlika impedancije između dva medija;
2. frekvencija progresivnog vala (strmost vremena porasta u slučaju impulsa);
3. dužina medija.

U slučaju potpune refleksije, naročito se vrijednost napona može udvostručiti.

Primjer: slučaj zaštite SPD-om

Modeliranje fenomena primijenjenog na talas munje i laboratorijska ispitivanja pokazala su da opterećenje napajano 30 m kabela zaštićeno SPD-om na naponu Up održava, zbog pojava refleksije, maksimalni napon 2 x U_P (vidi sliku J59). Ovaj val napona nije energičan.

Slika J59 - Odraz vala groma na završetku kabla

Korektivna radnja

Od tri faktora (razlika impedancije, frekvencija, udaljenost), jedini koji se stvarno može kontrolirati je dužina kabla između SPD-a i tereta koji treba zaštititi. Što je veća ova dužina, veći je i odraz.

Generalno, za fronte prenapona suočene u zgradi, refleksioni fenomeni su značajni od 10 m i mogu udvostručiti napon od 30 m (vidi sliku J60).

Potrebno je instalirati drugi SPD u finoj zaštiti ako dužina kabla prelazi 10 m između ulaznog SPD-a i opreme koja se štiti.

Slika J60 - Maksimalni napon na kraju kabla prema njegovoj dužini do fronta upadnog napona = 4kV / us

Primjer struje groma u TT sistemu

Uobičajeni način rada SPD između faze i PE ili faze i PEN instaliran je bez obzira na vrstu sistema uzemljenja (pogledajte sliku J61).

Neutralni otpornik za uzemljenje R1 koji se koristi za stupove ima manji otpor od otpornika za uzemljenje R2 koji se koristi za instalaciju.

Struja groma najlakšim će putem proći kroz krug ABCD do zemlje. Prolazit će kroz varistore V1 i V2 u seriji, uzrokujući diferencijalni napon jednak dvostrukom gornjem naponu SPD (U_P1 + U_P2) da se u ekstremnim slučajevima pojave na stezaljkama A i C na ulazu u instalaciju.

Slika J61 - Samo zajednička zaštita

Da bi se efikasno zaštitila opterećenja između Ph i N, napon diferencijalnog načina rada (između A i C) mora se smanjiti.

Stoga se koristi druga SPD arhitektura (vidi sliku J62)

Struja groma prolazi kroz krug ABH koji ima impedansu nižu od kruga ABCD, jer je impedancija komponente koja se koristi između B i H nula (iskrište ispunjeno plinom). U ovom je slučaju diferencijalni napon jednak preostalom naponu SPD (U_P2).

J62 - Zajednička i diferencijalna zaštita