Přepěťová ochrana a ochrana proti přepětí

Přepěťová ochrana a ochrana proti přepětí

Přepětí atmosférického původu
Definice přepětí

Přepětí (v systému) jakékoli napětí mezi jedním fázovým vodičem a zemí nebo mezi fázovými vodiči se špičkovou hodnotou převyšující odpovídající špičku nejvyššího napětí pro definici zařízení z Mezinárodního elektrotechnického slovníku (IEV 604-03-09)

Různé typy přepětí

Přepětí je napěťový impuls nebo vlna, která je superponována na jmenovité napětí sítě (viz obr. J1)

Tento typ přepětí se vyznačuje (viz obr. J2):

• doba náběhu tf (v μs);
• gradient S (v kV / μs).

Přepětí ruší zařízení a produkuje elektromagnetické záření. Kromě toho doba trvání přepětí (T) způsobuje energetický vrchol v elektrických obvodech, který by mohl zničit zařízení.
Obr. J2 - Hlavní charakteristiky přepětí

Čtyři typy přepětí mohou rušit elektrické instalace a zátěže:

• Přepěťové rázy: vysokofrekvenční přepětí nebo roztržení (viz obr. J1) způsobené změnou ustáleného stavu v elektrické síti (během provozu rozváděče).
• Přepětí výkonové frekvence: přepětí stejné frekvence jako síť (50, 60 nebo 400 Hz) způsobená trvalou změnou stavu v síti (po poruše: porucha izolace, porucha nulového vodiče atd.).
• Přepětí způsobená elektrostatickým výbojem: velmi krátká přepětí (několik nanosekund) velmi vysoké frekvence způsobená výbojem nahromaděných elektrických nábojů (například osoba kráčící po koberci s izolační podrážkou je elektricky nabitá napětím několika kilovoltů).
• Přepětí atmosférického původu.

Přepěťové charakteristiky atmosférického původu

Úder blesku na několika obrázcích: Blesky vytvářejí extrémně velké množství pulzní elektrické energie (viz obrázek J4)

• několik tisíc ampér (a několik tisíc voltů)
• vysoké frekvence (přibližně 1 megahertz)
• krátké trvání (od mikrosekundy do milisekundy)

Po celém světě se neustále formuje mezi 2000 a 5000 30 bouří. Tyto bouře jsou doprovázeny údery blesku, které představují vážné nebezpečí pro osoby a vybavení. Blesky dopadají na zem v průměru 100 až 3 úderů za sekundu, tj. XNUMX miliardy úderů blesku každý rok.

Tabulka na obrázku J3 ukazuje některé hodnoty úderu blesku s jejich pravděpodobností. Jak je vidět, 50% úderů blesku má proud přesahující 35 kA a 5% proud přesahující 100 kA. Energie přenášená bleskem je proto velmi vysoká.

Obr. J3 - Příklady hodnot výboje blesku daných normou IEC 62305-1 (2010 - tabulka A.3)

Obr. J4 - Příklad bleskového proudu

Blesk také způsobuje velké množství požárů, většinou v zemědělských oblastech (ničení domů nebo jejich znehodnocování). Výškové budovy jsou obzvláště náchylné k úderům blesku.

Účinky na elektrickou instalaci

Blesk poškozuje zejména elektrické a elektronické systémy: transformátory, elektroměry a elektrické spotřebiče v obytných i průmyslových prostorách.

Náklady na opravu škod způsobených bleskem jsou velmi vysoké. Je však velmi těžké posoudit důsledky:

• poruchy způsobené počítači a telekomunikačním sítím;
• poruchy generované při chodu programovatelných programů a řídicích systémů logických ovladačů.

Kromě toho mohou být náklady na provozní ztráty mnohem vyšší než hodnota zničeného zařízení.

Úder blesku

Blesk je vysokofrekvenční elektrický jev, který způsobuje přepětí na všech vodivých předmětech, zejména na elektrických kabelech a zařízeních.

Úder blesku může ovlivnit elektrické (a / nebo elektronické) systémy budovy dvěma způsoby:

• přímým dopadem úderu blesku na budovu (viz obr. J5 a);
• nepřímým dopadem úderu blesku na budovu:
• Úder blesku může spadnout na trolejové vedení napájející budovu (viz obr. J5 b). Nadproud a přepětí se mohou šířit několik kilometrů od místa nárazu.
• V blízkosti elektrického vedení může spadnout blesk (viz obr. J5 c). Je to elektromagnetické záření bleskového proudu, které produkuje vysoký proud a přepětí v elektrické napájecí síti. V posledních dvou případech jsou nebezpečné proudy a napětí přenášeny napájecí sítí.

V blízkosti budovy může spadnout blesk (viz obr. J5 d). Potenciál Země kolem bodu nárazu nebezpečně stoupá.

Obr. J5 - Různé typy úderu blesku

Ve všech případech mohou být důsledky pro elektrické instalace a zátěže dramatické.

Obr. J6 - Důsledek úderu blesku

Blesk padá na nechráněnou budovu.	Blesk padá poblíž trolejového vedení.	Blesk padá poblíž budovy.
Bleskový proud proudí na Zemi více či méně vodivými strukturami budovy s velmi ničivými účinky: tepelné účinky: Velmi prudké přehřívání materiálů, které způsobuje požár mechanické účinky: Strukturální deformace tepelný přeskok: Extrémně nebezpečný jev v přítomnosti hořlavých nebo výbušných materiálů (uhlovodíky, prach atd.)	Bleskový proud generuje přepětí elektromagnetickou indukcí v distribučním systému. Tato přepětí se šíří podél vedení do elektrického zařízení uvnitř budov.	Úder blesku generuje stejné typy přepětí jako popsané protiklady. Kromě toho bleskový proud stoupá zpět ze země do elektrické instalace, což způsobuje poruchu zařízení.
Budova a instalace uvnitř budovy jsou obecně zničeny	Elektrické instalace uvnitř budovy jsou obecně zničeny.

Různé způsoby šíření

Společný režim

Mezi živými vodiči a zemí se objevuje přepětí v běžném režimu: fáze-země nebo neutrál-země (viz obr. J7). Jsou nebezpečné zejména pro zařízení, jejichž rám je spojen se zemí kvůli riziku dielektrického poškození.

Obr. J7 - Společný režim

Diferenciální režim

Mezi vodiči pod napětím se objevují přepětí v diferenciálním režimu:

z fáze na fázi nebo z fáze na neutrál (viz obr. J8). Jsou obzvláště nebezpečné pro elektronická zařízení, citlivý hardware, jako jsou počítačové systémy atd.

Obr. J8 - Diferenční režim

Charakterizace bleskové vlny

Analýza jevů umožňuje definovat typy vln bleskového proudu a napětí.

• Standardy IEC uvažují 2 typy proudových vln:
• 10/350 µs vlna: pro charakterizaci proudových vln z přímého úderu blesku (viz obr. J9);

Obr. J9 - proudová vlna 10/350 µs

• Vlna 8/20 µs: k charakterizaci proudových vln z nepřímého úderu blesku (viz obr. J10).

Obr. J10 - proudová vlna 8/20 µs

Tyto dva typy vln bleskového proudu se používají k definování testů na SPD (norma IEC 61643-11) a odolnosti zařízení proti bleskovým proudům.

Špičková hodnota aktuální vlny charakterizuje intenzitu úderu blesku.

Přepětí vytvořená blesky jsou charakterizována napěťovou vlnou 1.2 / 50 µs (viz obr. J11).

Tento typ napěťové vlny se používá k ověření odolnosti zařízení proti přepětí atmosférického původu (impulzní napětí podle IEC 61000-4-5).

Obr. J11 - napěťová vlna 1.2 / 50 µs

Princip ochrany před bleskem
Obecná pravidla ochrany před bleskem

Postup prevence rizik úderu blesku
Systém ochrany budovy před účinky blesku musí zahrnovat:

• ochrana konstrukcí před přímými údery blesku;
• ochrana elektrických instalací před přímými a nepřímými údery blesku.

Základním principem ochrany instalace před rizikem úderu blesku je zabránit tomu, aby se rušivá energie dostala k citlivému zařízení. K dosažení tohoto cíle je nutné:

• zachytit bleskový proud a přivést jej na zem nejpřímější cestou (vyhýbat se blízkosti citlivého zařízení);
• provést vyrovnání potenciálů instalace; Toto ekvipotenciální propojení je provedeno spojením vodičů doplněné o zařízení pro ochranu proti přepětí (SPD) nebo jiskřiště (např. Jiskřiště anténního stožáru).
• minimalizujte indukované a nepřímé účinky instalací SPD a / nebo filtrů. K odstranění nebo omezení přepětí se používají dva ochranné systémy: jsou známy jako systém ochrany budovy (pro vnější stranu budov) a systém ochrany elektroinstalace (pro vnitřní stranu budov).

Systém ochrany budov

Úlohou systému ochrany budovy je chránit jej před přímými údery blesku.
Systém se skládá z:

• zachytávací zařízení: systém ochrany před bleskem;
• dolní vodiče určené k přenosu bleskového proudu na Zemi;
• Zemské vodiče „vranou nohou“ spojené dohromady;
• vazby mezi všemi kovovými rámy (vyrovnání potenciálů) a zemními vodiči.

Když bleskový proud protéká vodičem, pokud se mezi ním a rámy připojenými k zemi, které se nacházejí v okolí, objeví potenciální rozdíly, může to způsobit destruktivní přeskoky.

3 typy systému ochrany před bleskem
Používají se tři typy ochrany budov:

Hromosvod (jednoduchý nebo se spouštěcím systémem)

Bleskosvod je kovový záchytný hrot umístěný v horní části budovy. Je uzemněn jedním nebo více vodiči (často měděnými proužky) (viz obr. J12).

Obr. J12 - Bleskosvod (jednoduchý nebo se spouštěcím systémem)

Bleskosvod s napnutými dráty

Tyto dráty jsou napnuty nad chráněnou konstrukcí. Používají se k ochraně speciálních struktur: oblasti odpalování raket, vojenské aplikace a ochrana nadzemních vedení vysokého napětí (viz obr. J13).

Obr. J13 - Napnuté vodiče

Bleskosvod se síťovanou klecí (Faradayova klec)

Tato ochrana spočívá v symetrickém rozmístění mnoha dolních vodičů / pásek po celé budově. (viz obr. J14).

Tento typ ochrany před bleskem se používá pro vysoce exponované budovy s velmi citlivými instalacemi, jako jsou počítačové místnosti.

Obr. J14 - Síťovaná klec (Faradayova klec)

Důsledky ochrany budovy pro zařízení elektroinstalace

50% bleskového proudu vybíjeného ochranným systémem budovy stoupá zpět do uzemňovacích sítí elektrické instalace (viz obr. J15): potenciální vzestup rámů velmi často převyšuje izolační schopnost vodičů v různých sítích ( NN, telekomunikace, videokabel atd.).

Kromě toho tok proudu spodními vodiči generuje indukované přepětí v elektrické instalaci.

V důsledku toho systém ochrany budovy nechrání elektrickou instalaci: je proto povinné zajistit systém ochrany elektrické instalace.

Obr. J15 - Přímý zpětný proud blesku

Ochrana před bleskem - systém ochrany elektrické instalace

Hlavním cílem systému ochrany elektroinstalace je omezit přepětí na hodnoty přijatelné pro zařízení.

Systém ochrany elektroinstalace se skládá z:

• jeden nebo více SPD v závislosti na konfiguraci budovy;
• vyrovnání potenciálů: kovová síť exponovaných vodivých částí.

Implementace

Postup ochrany elektrických a elektronických systémů budovy je následující.

Vyhledejte informace

• Určete všechna citlivá zatížení a jejich umístění v budově.
• Určete elektrické a elektronické systémy a jejich příslušná místa vstupu do budovy.
• Zkontrolujte, zda se na budově nebo v její blízkosti nachází systém ochrany před bleskem.
• Seznamte se s předpisy platnými pro umístění budovy.
• Vyhodnoťte riziko úderu blesku podle zeměpisné polohy, typu napájení, hustoty úderu blesku atd.

Implementace řešení

• Nainstalujte spojovací vodiče na rámy sítí.
• Nainstalujte SPD do příchozího rozvaděče NN.
• Nainstalujte další SPD do každé subdistribuční desky umístěné v blízkosti citlivého zařízení (viz obr. J16).

Obr. J16 - Příklad ochrany rozsáhlé elektroinstalace

Přepěťová ochrana (SPD)

Zařízení přepěťové ochrany (SPD) se používají pro elektrické napájecí sítě, telefonní sítě a komunikační a automatické řídicí sběrnice.

Přepěťová ochrana (SPD) je součástí systému ochrany elektroinstalace.

Toto zařízení je paralelně připojeno k napájecímu obvodu zátěží, které musí chránit (viz obr. J17). Lze jej také použít na všech úrovních napájecí sítě.

Toto je nejčastěji používaný a nejúčinnější typ přepěťové ochrany.

Obr. J17 - Princip systému ochrany paralelně

SPD zapojený paralelně má vysokou impedanci. Jakmile se v systému objeví přechodné přepětí, impedance zařízení klesá, takže rázový proud je veden přes SPD a obchází citlivé zařízení.

Zásada

SPD je navržen tak, aby omezoval přechodná přepětí atmosférického původu a odváděl proudové vlny na zem, aby omezil amplitudu tohoto přepětí na hodnotu, která není nebezpečná pro elektrickou instalaci a elektrické spínací a řídicí přístroje.

SPD eliminuje přepětí

• v běžném režimu mezi fází a neutrálem nebo zemí;
• v diferenciálním režimu mezi fází a neutrálem.

V případě, že přepětí překročí provozní práh, SPD

• vede energii na zem v běžném režimu;
• distribuuje energii do ostatních živých vodičů v diferenciálním režimu.

Tři typy SPD

Typ 1 SPD
SPD typu 1 se doporučuje v konkrétních případech sektoru služeb a průmyslových budov chráněných systémem ochrany před bleskem nebo síťovanou klecí.
Chrání elektrické instalace před přímými údery blesku. Může vybíjet zpětný proud z blesku šířícího se ze zemního vodiče na síťové vodiče.
SPD typu 1 se vyznačuje proudovou vlnou 10/350 μs.

Typ 2 SPD
SPD typu 2 je hlavním ochranným systémem pro všechny nízkonapěťové elektrické instalace. Instaluje se do každého elektrického rozvaděče a zabraňuje šíření přepětí v elektrických instalacích a chrání zátěž.
SPD typu 2 se vyznačuje proudovou vlnou 8/20 µs.

Typ 3 SPD
Tyto SPD mají nízkou vybíjecí kapacitu. Musí být proto povinně instalovány jako doplněk k SPD typu 2 a v blízkosti citlivých zátěží.
SPD typu 3 se vyznačuje kombinací napěťových vln (1.2 / 50 μs) a proudových vln (8/20 μs).

Normativní definice SPD

Obr. J18 - standardní definice SPD

Poznámka 1: Existují T1 + T2 SPD (nebo Typ 1 + 2 SPD) kombinující ochranu zátěží proti přímým a nepřímým úderům blesku.

Poznámka 2: některé T2 SPD lze deklarovat také jako T3

Charakteristika SPD

Mezinárodní norma IEC 61643-11, vydání 1.0 (03/2011) definuje charakteristiky a zkoušky pro SPD připojené k nízkonapěťovým distribučním systémům (viz obr. J19).

Zeleně, zaručený provozní rozsah SPD.
Obr. J19 - Časová / proudová charakteristika SPD s varistorem

Společné vlastnosti

• U_C: Maximální trvalé provozní napětí. Toto je střídavé nebo stejnosměrné napětí, nad kterým se aktivuje SPD. Tato hodnota se volí podle jmenovitého napětí a uspořádání uzemnění systému.
• U_P: Úroveň ochrany napětí (na I_n). Toto je maximální napětí na svorkách SPD, když je aktivní. Toto napětí se dosáhne, když se proud protékající SPD rovná In. Zvolená úroveň ochrany napětí musí být pod odolností zátěží proti přepětí. V případě úderu blesku zůstává napětí na svorkách SPD obecně menší než U_P.
• In: Jmenovitý vybíjecí proud. Toto je špičková hodnota proudu o vlnové křivce 8/20 µs, kterou je SPD schopen vybít minimálně 19krát.

Proč je In důležité?
In odpovídá jmenovitému výbojovému proudu, kterému SPD vydrží alespoň 19krát: vyšší hodnota In znamená delší životnost pro SPD, proto se důrazně doporučuje zvolit vyšší hodnoty, než je minimální požadovaná hodnota 5 kA.

Typ 1 SPD

• I_skřítek: Impulsní proud. Toto je špičková hodnota proudu o vlnové křivce 10/350 μs, kterou je SPD schopen vybít z vybití alespoň jednou.

Proč jsem_skřítek Důležité?
Norma IEC 62305 vyžaduje pro třífázový systém maximální hodnotu impulzního proudu 25 kA na pól. To znamená, že pro síť 3P + N by měl SPD odolat celkovému maximálnímu impulznímu proudu 100 kA vycházejícímu ze zemního spojení.

• I_fi: Automatické hašení následného proudu. Platí pouze pro technologii jiskřiště. Toto je proud (50 Hz), který je SPD schopen sám přerušit po přeskočení. Tento proud musí být vždy větší než předpokládaný zkratový proud v místě instalace.

Typ 2 SPD

• Imax: Maximální vybíjecí proud. Toto je špičková hodnota proudu o vlnové křivce 8/20 µs, kterou je SPD schopen jednou vybít.

Proč je Imax důležitý?
Pokud porovnáváte 2 SPD se stejným In, ale s různými Imax: SPD s vyšší hodnotou Imax má vyšší „bezpečnostní rezervu“ a vydrží vyšší nárazový proud, aniž by byl poškozen.

Typ 3 SPD

• U_OC: Napětí naprázdno při zkouškách třídy III (typ 3).

hlavní aplikace

• Nízkonapěťový SPD. Tímto pojmem jsou označena velmi odlišná zařízení z technologického i uživatelského hlediska. Nízkonapěťové SPD jsou modulární a lze je snadno instalovat do rozvaděčů NN. Existují také SPD adaptabilní na zásuvky, ale tato zařízení mají nízkou vybíjecí kapacitu.

• SPD pro komunikační sítě. Tato zařízení chrání telefonní sítě, komutované sítě a automatické řídicí sítě (sběrnice) před přepětím přicházejícím z vnějšku (blesk) a interním napětím do napájecí sítě (znečišťující zařízení, provoz rozváděče atd.). Takové SPD se také instalují do konektorů RJ11, RJ45,… nebo jsou integrovány do zátěží.

Poznámky

1. Posloupnost zkoušek podle normy IEC 61643-11 pro SPD na základě MOV (varistor). Celkem 19 impulsů na I_n:

• Jeden pozitivní impuls
• Jeden negativní impuls
• 15 impulzů synchronizovaných každých 30 ° při napětí 50 Hz
• Jeden pozitivní impuls
• Jeden negativní impuls

2. pro SPD typu 1, po 15 impulsech na I_n (viz předchozí poznámka):

• Jeden impuls při 0.1 x I_skřítek
• Jeden impuls při 0.25 x I_skřítek
• Jeden impuls při 0.5 x I_skřítek
• Jeden impuls při 0.75 x I_skřítek
• Jeden impuls na mě_skřítek

Návrh systému ochrany elektroinstalace
Pravidla návrhu systému ochrany elektroinstalace

V zájmu ochrany elektrické instalace v budově platí pro výběr jednoduchá pravidla

• SPD;
• jeho ochranný systém.

U systému distribuce energie jsou hlavními charakteristikami používanými k definování systému ochrany před bleskem a výběru SPD k ochraně elektrické instalace v budově:

• SPD
• množství SPD
• typ
• úroveň expozice k definování maximálního vybíjecího proudu SPD Imax.
• Zařízení na ochranu proti zkratu
• maximální vybíjecí proud Imax;
• zkratový proud Isc v místě instalace.

Logické schéma na obrázku J20 níže ilustruje toto konstrukční pravidlo.

Obr. J20 - Logické schéma pro výběr ochranného systému

Ostatní charakteristiky pro výběr SPD jsou předdefinovány pro elektrickou instalaci.

• počet pólů v SPD;
• úroveň ochrany napětí U_P;
• U_C: Maximální trvalé provozní napětí.

Tato podkapitola Návrh ochranného systému elektrické instalace podrobněji popisuje kritéria pro výběr ochranného systému podle charakteristik instalace, chráněného zařízení a prostředí.

Prvky ochranného systému

SPD musí být vždy instalován na počátku elektrické instalace.

Umístění a typ SPD

Typ SPD, který má být instalován na počátku instalace, závisí na tom, zda je nebo není přítomen systém ochrany před bleskem. Pokud je budova vybavena systémem ochrany před bleskem (podle IEC 62305), měl by být nainstalován SPD typu 1.

Pro SPD instalované na příchozím konci instalace stanoví instalační normy IEC 60364 minimální hodnoty pro následující 2 charakteristiky:

• Jmenovitý výbojový proud I_n = 5 kA (8/20) us;
• Úroveň ochrany napětí U_P(u I_n) <2.5 kV.

Počet dalších instalovaných SPD je určen:

• velikost místa a obtížnost instalace spojovacích vodičů. Na velkých webech je zásadní nainstalovat SPD na příchozí konec každé subdistribuční skříně.
• vzdálenost oddělující citlivá břemena, která mají být chráněna od příchozího koncového ochranného zařízení. Pokud jsou břemena umístěna více než 10 metrů od ochranného zařízení příchozího konce, je nutné zajistit další jemnou ochranu co nejblíže citlivým břemenům. Fenomény vlnového odrazu se zvyšují od 10 metrů viz Šíření bleskové vlny
• riziko expozice. V případě velmi exponovaného místa nemůže vstupní SPD zajistit jak vysoký tok bleskového proudu, tak dostatečně nízkou úroveň ochrany napětí. Zejména SPD typu 1 je obvykle doprovázeno SPD typu 2.

Tabulka na obrázku J21 níže ukazuje množství a typ SPD, které mají být nastaveny na základě dvou výše definovaných faktorů.

Obr. J21 - 4 případy implementace SPD

Úrovně distribuované ochrany

Několik úrovní ochrany SPD umožňuje distribuci energie mezi několik SPD, jak je znázorněno na obrázku J22, kde jsou k dispozici tři typy SPD:

• Typ 1: pokud je budova vybavena systémem ochrany před bleskem a je umístěna na příchozím konci instalace, absorbuje velmi velké množství energie;
• Typ 2: absorbuje zbytková přepětí;
• Typ 3: v případě potřeby poskytuje „jemnou“ ochranu nejcitlivějšímu zařízení umístěnému velmi blízko zátěže.

Poznámka: SPD typu 1 a 2 lze kombinovat do jednoho SPD
Obr. J22 - Architektura jemné ochrany

Společné charakteristiky SPD podle charakteristik instalace
Maximální trvalé provozní napětí Uc

V závislosti na uspořádání uzemnění systému je maximální trvalé provozní napětí U_C SPD musí být stejné nebo větší než hodnoty uvedené v tabulce na obrázku J23.

Obr. J23 - Stanovená minimální hodnota U_C pro SPD v závislosti na uspořádání uzemnění systému (na základě tabulky 534.2 normy IEC 60364-5-53)

N / A: nepoužije se
U: lineární napětí nízkonapěťového systému
A. tyto hodnoty souvisejí s nejhoršími poruchovými stavy, proto se nebere v úvahu tolerance 10%.

Nejběžnější hodnoty UC zvolené podle uspořádání uzemnění systému.
TT, TN: 260, 320, 340, 350 V
IT: 440, 460 V

Úroveň ochrany napětí U_P (u I_n)

Norma IEC 60364-4-44 pomáhá s výběrem úrovně ochrany Up pro SPD ve funkci chráněných zátěží. Tabulka na obrázku J24 ukazuje schopnost impulzního výdrže každého druhu zařízení.

Obr. J24 - Požadované jmenovité impulzní napětí zařízení Uw (tabulka 443.2 normy IEC 60364-4-44)

A. Podle IEC 60038: 2009.
b. Toto jmenovité impulzní napětí je přivedeno mezi živé vodiče a PE.
C. V Kanadě a USA platí pro napětí na zemi vyšší než 300 V jmenovité impulzní napětí odpovídající nejbližšímu nejvyššímu napětí v tomto sloupci.
d. Pro provoz IT systémů na 220-240 V se použije řada 230/400, kvůli napětí na zemi při zemním spojení na jednom vedení.

Obr. J25 - Kategorie přepětí zařízení

	Zařízení kategorie přepětí Jsem vhodný pouze pro použití v pevné instalaci budov, kde jsou mimo zařízení aplikovány ochranné prostředky - k omezení přechodných přepětí na stanovenou úroveň. Příklady takových zařízení jsou ta, která obsahují elektronické obvody, jako jsou počítače, zařízení s elektronickými programy atd.
	Zařízení kategorie přepětí II je vhodné pro připojení k pevné elektrické instalaci a poskytuje normální stupeň dostupnosti, který je normálně vyžadován pro zařízení používající proud. Příkladem takového vybavení jsou domácí spotřebiče a podobné spotřebiče.
	Zařízení kategorie přepětí III je určeno k použití v pevné instalaci za hlavní rozvodnou deskou, včetně hlavní rozvodné desky, a poskytuje tak vysoký stupeň dostupnosti. Příkladem takových zařízení jsou rozvaděče, jističe, elektroinstalační systémy včetně kabelů, přípojnic, spojovacích skříněk, spínačů, zásuvek) v pevné instalaci a zařízení pro průmyslové použití a některá další zařízení, např. Stacionární motory s trvalé připojení k pevné instalaci.
	Zařízení kategorie přepětí IV je vhodné použít u nebo v blízkosti původu instalace, například před hlavní rozvodnou deskou. Příkladem takových zařízení jsou elektroměry, primární nadproudová ochranná zařízení a jednotky hromadného ovládání.

„Nainstalovaný“ U_P výkon by měl být porovnán s odolností zátěží proti impulzu.

SPD má úroveň ochrany napětí U_P který je vlastní, tj. definovaný a testovaný nezávisle na jeho instalaci. V praxi pro volbu U_P výkonu SPD, je třeba vzít v úvahu bezpečnostní rezervu, aby se umožnilo přepětí, které je vlastní instalaci SPD (viz obrázek J26 a Připojení zařízení pro ochranu proti přepětí).

Obr. J26 - Instalovaný U_P

„Instalovaná“ úroveň ochrany napětí U_P obecně přijato k ochraně citlivých zařízení v elektrických instalacích 230/400 V je 2.5 kV (kategorie přepětí II, viz obr. J27).

Poznámka:
Pokud nelze dosáhnout stanovené úrovně ochrany napětí vstupním koncovým SPD nebo pokud jsou citlivé položky zařízení vzdálené (viz Prvky ochranného systému # Umístění a typ SPD Umístění a typ SPD, musí být nainstalován další koordinovaný SPD požadovaná úroveň ochrany.

Počet pólů

• V závislosti na uspořádání uzemnění systému je nutné zajistit architekturu SPD zajišťující ochranu v běžném režimu (CM) a diferenciálním režimu (DM).

Obr. J27 - Potřeby ochrany podle uspořádání uzemnění systému

A. Ochrana mezi fází a neutrálem může být buď začleněna do SPD umístěného na počátku instalace, nebo může být vzdálena v blízkosti chráněného zařízení
b. Pokud je distribuován neutrál

Poznámka:

Společné přepětí
Základní formou ochrany je instalace SPD ve společném režimu mezi fázemi a vodičem PE (nebo PEN) bez ohledu na použitý typ uzemnění systému.

Diferenciální přepětí
V systémech TT a TN-S vede uzemnění neutrálu k asymetrii v důsledku zemních impedancí, což vede k výskytu napětí v diferenciálním režimu, i když přepětí vyvolané bleskem je běžný režim.

2P, 3P a 4P SPD
(viz obr. J28)
Jsou přizpůsobeny systémům IT, TN-C, TN-CS.
Poskytují ochranu pouze proti přepětí v běžném režimu

Obr. J28 - 1P, 2P, 3P, 4P SPD

1P + N, 3P + N SPD
(viz obr. J29)
Jsou přizpůsobeny systémům TT a TN-S.
Poskytují ochranu proti přepětí v běžném a diferenciálním režimu

Obr. J29 - 1P + N, 3P + N SPD

Výběr SPD typu 1
Impulsní proud Iimp

• Tam, kde neexistují žádné národní předpisy nebo zvláštní předpisy pro typ budovy, která má být chráněna: impulsní proud Iimp musí být alespoň 12.5 kA (vlna 10/350 µs) na větev podle IEC 60364-5-534.
• Tam, kde existují předpisy: norma IEC 62305-2 definuje 4 úrovně: I, II, III a IV

Tabulka na obrázku J31 ukazuje různé úrovně I_skřítek v regulačním případě.

Obr. J30 - Základní příklad vyváženého I_skřítek distribuce proudu ve 3fázovém systému

Obr. J31 - tabulka I._skřítek hodnoty podle úrovně ochrany budovy (podle IEC / EN 62305-2)

Automatické hašení následuje aktuální I_fi

Tato vlastnost je použitelná pouze pro SPD s technologií jiskřiště. Automatické hašení následuje aktuální I_fi musí být vždy větší než potenciální zkratový proud I_sc v místě instalace.

Výběr SPD typu 2
Maximální vybíjecí proud Imax

Maximální vybíjecí proud Imax je definován podle odhadované úrovně expozice ve vztahu k umístění budovy.
Hodnota maximálního vybíjecího proudu (Imax) je určena analýzou rizik (viz tabulka na obrázku J32).

Obr. J32 - Doporučený maximální vybíjecí proud Imax podle úrovně expozice

Výběr externího zařízení na ochranu proti zkratu (SCPD)

Ochranná zařízení (tepelná a zkratová) musí být koordinována s SPD, aby byl zajištěn spolehlivý provoz, tzn
zajistit kontinuitu služby:

• odolávat vlnám bleskového proudu
• nevytváří nadměrné zbytkové napětí.

zajistit účinnou ochranu proti všem typům nadproudu:

• přetížení po tepelném úniku varistoru;
• zkrat nízké intenzity (impedanční);
• zkrat vysoké intenzity.

Je třeba se vyvarovat rizik na konci životnosti SPD
Kvůli stárnutí

V případě přirozeného konce života v důsledku stárnutí je ochrana tepelného typu. SPD s varistory musí mít vnitřní odpojovač, který deaktivuje SPD.
Poznámka: Konec životnosti tepelným únikem se netýká SPD s výbojkou nebo zapouzdřenou jiskřiště.

Kvůli poruše

Příčiny konce životnosti v důsledku zkratové poruchy jsou:

• Překročena maximální kapacita vybíjení. Tato chyba má za následek silný zkrat.
• Porucha v důsledku distribučního systému (přepnutí nulové / fázové fáze, odpojení nulové polohy).
• Postupné zhoršování varistoru.
  Poslední dvě poruchy mají za následek impedanční zkrat.
  Instalace musí být chráněna před poškozením způsobeným těmito typy poruch: výše definovaný interní (tepelný) odpojovač nemá čas se zahřát, a proto musí fungovat.
  Mělo by být nainstalováno speciální zařízení zvané „externí zařízení na ochranu proti zkratu (externí SCPD)“, schopné eliminovat zkrat. Může být implementován jističem nebo pojistkovým zařízením.

Charakteristika externího SCPD

Externí SCPD by mělo být koordinováno s SPD. Je navržen tak, aby splňoval následující dvě omezení:

Výdrž bleskového proudu

Výdrž bleskového proudu je základní charakteristikou externího ochranného zařízení proti zkratu SPD.
Externí SCPD nesmí vypnout při 15 po sobě jdoucích impulzních proudech při In.

Odolnost proti zkratovému proudu

• Vypínací schopnost je dána instalačními pravidly (norma IEC 60364):
  Externí SCPD by měl mít vypínací schopnost rovnou nebo větší než potenciální zkratový proud Isc v místě instalace (v souladu s normou IEC 60364).
• Ochrana instalace proti zkratu
  Zejména zkrat impedance rozptýlí hodně energie a měl by být odstraněn velmi rychle, aby nedošlo k poškození instalace a SPD.
  Správné přidružení mezi SPD a jeho externím SCPD musí dát výrobce.

Režim instalace pro externí SCPD
Zařízení „v sérii“

SCPD je popsáno jako „v sérii“ (viz obr. J33), když je ochrana prováděna obecným ochranným zařízením sítě, která má být chráněna (například jistič před instalací).

Obr. J33 - SCPD „v sérii“

Zařízení „paralelně“

SCPD je popsáno jako „paralelně“ (viz obr. J34), když je ochrana prováděna konkrétně ochranným zařízením spojeným s SPD.

• Externí SCPD se nazývá „odpojovač“, pokud je funkce prováděna jističem.
• Vypínací jistič může nebo nemusí být integrován do SPD.

Obr. J34 - SCPD „paralelně“

Poznámka:
V případě SPD s výbojkou nebo zapouzdřenou jiskřiště, SCPD umožňuje řezání proudu ihned po použití.

Záruka ochrany

Externí SCPD by mělo být koordinováno s SPD a testováno a garantováno výrobcem SPD v souladu s doporučeními normy IEC 61643-11. Měl by být také instalován v souladu s doporučeními výrobce. Jako příklad viz elektrické koordinační tabulky SCPD + SPD.

Je-li toto zařízení integrováno, přirozeně zajišťuje ochranu shoda s výrobkovou normou IEC 61643-11.

Obr. J35 - SPD s externím SCPD, neintegrovaným (iC60N + iPRD 40r) a integrovaným (iQuick PRD 40r)

Souhrn charakteristik externích SCPD

Podrobná analýza charakteristik je uvedena v části Podrobné charakteristiky externího SCPD.
Tabulka na obrázku J36 ukazuje na příkladu souhrn charakteristik podle různých typů externích SCPD.

Obr. J36 - Charakteristika ochrany na konci životnosti SPD typu 2 podle externích SCPD

Režim instalace pro externí SCPD	V sériích	Paralelně
		Pojistková ochrana	Souvisí s ochranou jističe	Integrovaná ochrana jističe
Přepěťová ochrana zařízení	=	=	=	=
	SPD uspokojivě chrání zařízení bez ohledu na druh přidruženého externího SCPD
Ochrana instalace na konci životnosti	-	=	+	+ +
	Záruka není možná	Záruka výrobce		Plná záruka
		Ochrana před impedančními zkraty není dobře zajištěna	Ochrana před zkratem dokonale zajištěna
Kontinuita služby na konci životnosti	- -	+	+	+
	Celá instalace je ukončena	Je vypnut pouze obvod SPD
Údržba na konci životnosti	- -	=	+	+
	Je nutné ukončit instalaci	Výměna pojistek	Okamžité resetování

Koordinační tabulka SPD a ochranného zařízení

Tabulka na obrázku J37 níže ukazuje koordinaci odpojovacích jističů (externí SCPD) pro SPD typu 1 a 2 značky XXX Electric pro všechny úrovně zkratových proudů.

Koordinace mezi SPD a jeho odpojovacími jističi, indikovaná a zaručená společností Electric, zajišťuje spolehlivou ochranu (odolnost proti bleskovým vlnám, zesílená ochrana impedančních zkratových proudů atd.)

Obr. J37 - Příklad koordinační tabulky mezi SPD a jejich odpojovacími jističi. Vždy se řiďte nejnovějšími tabulkami poskytnutými výrobci.

Koordinace s předřazenými ochrannými zařízeními

Koordinace s nadproudovými ochrannými zařízeními
V elektrické instalaci je externí SCPD zařízením identickým s ochranným zařízením: to umožňuje použít techniky selektivity a kaskádování pro technickou a ekonomickou optimalizaci plánu ochrany.

Koordinace se zbytkovým proudem
Je-li SPD instalován za ochranným zařízením proti zemnímu svodu, mělo by být toto ochranné zařízení „si“ nebo selektivní s odolností proti pulzním proudům nejméně 3 kA (proudová vlna 8/20 μs).

Instalace přepěťové ochrany
Připojení přepěťové ochrany

Připojení SPD k zátěžím by mělo být co nejkratší, aby se snížila hodnota úrovně ochrany napětí (instalované nahoru) na svorkách chráněného zařízení.

Celková délka připojení SPD k síti a uzemňovací svorkovnici by neměla přesáhnout 50 cm.

Jednou ze základních charakteristik ochrany zařízení je maximální úroveň ochrany napětí (instalovaná nahoře), které zařízení vydrží na svých svorkách. V souladu s tím by měl být vybrán SPD s úrovní ochrany Napětí Up přizpůsobenou ochraně zařízení (viz obr. J38). Celková délka připojovacích vodičů je

L = L1 + L2 + L3.

U vysokofrekvenčních proudů je impedance na jednotku délky tohoto připojení přibližně 1 µH / m.

Proto při použití Lenzova zákona na toto spojení: ΔU = L di / dt

Normalizovaná proudová vlna 8/20 µs s proudovou amplitudou 8 kA odpovídajícím způsobem vytváří nárůst napětí o 1000 V na metr kabelu.

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

Obr. J38 - Spojení SPD L <50 cm

Výsledkem je, že napětí na svorkách zařízení, U zařízení, je:
U zařízení = Nahoru + U1 + U2
Pokud L1 + L2 + L3 = 50 cm a vlna je 8/20 µs s amplitudou 8 kA, bude napětí na svorkách zařízení Up + 500 V.

Připojení v plastové krabičce

Obrázek J39 níže ukazuje, jak připojit SPD v plastovém krytu.

Obr. J39 - Příklad připojení v plastovém krytu

Připojení v kovové skříni

V případě sestavy rozváděče v kovovém krytu může být rozumné připojit SPD přímo k kovovému krytu, přičemž kryt se použije jako ochranný vodič (viz obr. J40).
Toto uspořádání je v souladu s normou IEC 61439-2 a výrobce sestavy musí zajistit, aby vlastnosti krytu umožňovaly toto použití.

Obr. J40 - Příklad připojení v kovové skříni

Průřez vodiče

Doporučený minimální průřez vodiče zohledňuje:

• Normální služba, která má být poskytnuta: Tok vlny bleskového proudu při maximálním poklesu napětí (pravidlo 50 cm).
  Poznámka: Na rozdíl od aplikací při 50 Hz, což je jev vysokofrekvenčního blesku, zvětšení průřezu vodiče výrazně nesnižuje jeho vysokofrekvenční impedanci.
• Vodiče odolávají zkratovým proudům: Vodič musí odolávat zkratovému proudu během maximální doby vypnutí ochranného systému.
  IEC 60364 doporučuje na příchozím konci instalace minimální průřez:
• 4 mm2 (Cu) pro připojení SPD typu 2;
• 16 mm2 (Cu) pro připojení SPD typu 1 (přítomnost systému ochrany před bleskem).

Příklady dobrých a špatných instalací SPD

Obr. J41 - Příklady dobrých a špatných instalací SPD

Návrh instalace zařízení by měl být proveden v souladu s pravidly instalace: délka kabelů musí být menší než 50 cm.

Pravidla pro kabeláž přepěťové ochrany
Pravidlo 1

Prvním pravidlem, které je třeba dodržet, je, že délka připojení SPD mezi sítí (přes externí SCPD) a uzemňovací svorkovnicí by neměla překročit 50 cm.
Obrázek J42 ukazuje dvě možnosti připojení SPD.
Obr. J42 - SPD se samostatným nebo integrovaným externím SCPD

Pravidlo 2

Vodiče chráněných odchozích napáječů:

• by měly být připojeny ke svorkám externího SCPD nebo SPD;
• by měly být fyzicky odděleny od znečištěných příchozích vodičů.

Jsou umístěny napravo od svorek SPD a SCPD (viz obrázek J43).

Obr. J43 - Připojení chráněných odchozích napájecích zdrojů je napravo od svorek SPD

Pravidlo 3

Fáze, napájecí vodič nulového vodiče a ochranné vodiče (PE) by měly vést jeden za druhým, aby se zmenšil povrch smyčky (viz obr. J44).

Pravidlo 4

Vstupní vodiče SPD by měly být vzdáleny od chráněných odchozích vodičů, aby nedošlo k jejich znečištění spojením (viz obr. J44).

Pravidlo 5

Kabely by měly být připevněny ke kovovým částem krytu (jsou-li nějaké), aby se minimalizoval povrch smyčky rámu, a tím měl prospěch z efektu stínění proti elektromagnetickému rušení.

Ve všech případech je třeba zkontrolovat, zda jsou rámy rozvaděčů a skříní uzemněny pomocí velmi krátkých spojů.

Nakonec, pokud jsou použity stíněné kabely, je třeba se vyhnout velkým délkám, protože snižují účinnost stínění (viz obr. J44).

Obr. J44 - Příklad vylepšení EMC snížením povrchů smyčky a společné impedance v elektrickém krytu

Přepěťová ochrana Příklady použití

Příklad aplikace SPD v supermarketu

Obr. J46 - Telekomunikační síť

Řešení a schematický diagram

• Průvodce výběrem svodiče přepětí umožnil určit přesnou hodnotu svodiče přepětí na příchozím konci instalace a hodnotu příslušného odpojovacího jističe.
• Jako citlivá zařízení (U_skřítek <1.5 kV) jsou umístěny více než 10 m od příchozího ochranného zařízení, svodiče přepětí s jemnou ochranou musí být instalovány co nejblíže zátěžím.
• Pro zajištění lepší kontinuity provozu v chladných místnostech: Budou použity jističe zbytkového proudu typu „si“, aby se zabránilo rušivému vypínání způsobenému nárůstem zemního potenciálu při průchodu bleskové vlny.
• Pro ochranu proti atmosférickému přepětí: 1, instalujte svodič přepětí do hlavního rozvaděče. 2, nainstalujte jemný svodič přepětí do každého rozvaděče (1 a 2) napájejícího citlivá zařízení umístěná více než 10 m od příchozího svodiče přepětí. 3, nainstalujte do telekomunikační sítě svodič přepětí k ochraně dodávaných zařízení, například požárních hlásičů, modemů, telefonů, faxů.

Doporučení ohledně kabeláže

• Zajistěte ekvipotenciálnost zemních zakončení budovy.
• Zmenšete oblasti smyčkového napájecího kabelu.

Doporučení k instalaci

• Nainstalujte svodič přepětí, I_max = 40 kA (8/20 µs) a odpojovací jistič iC60 dimenzovaný na 40 A.
• Namontujte svodiče přepětí jemné ochrany, I_max = 8 kA (8/20 µs) a přidružené odpojovací jističe iC60 dimenzované na 10 A

Obr. J46 - Telekomunikační síť

SPD pro fotovoltaické aplikace

V elektrických instalacích může dojít k přepětí z různých důvodů. Může to být způsobeno:

• Distribuční síť v důsledku blesku nebo provedených prací.
• Úder blesku (poblíž nebo na budovy a FV instalace nebo na bleskozvody).
• Rozdíly v elektrickém poli v důsledku blesku.

Stejně jako všechny venkovní konstrukce jsou i FV instalace vystavena riziku blesku, které se v jednotlivých regionech liší. Měly by být zavedeny preventivní a zadržovací systémy a zařízení.

Ochrana vyrovnáním potenciálů

Prvním zavedeným zabezpečením je médium (vodič), které zajišťuje vyrovnání potenciálů mezi všemi vodivými částmi FV zařízení.

Cílem je spojit všechny uzemněné vodiče a kovové části a vytvořit tak stejný potenciál ve všech bodech instalovaného systému.

Ochrana zařízeními přepěťové ochrany (SPD)

SPD jsou zvláště důležité pro ochranu citlivých elektrických zařízení, jako jsou střídače AC / DC, monitorovací zařízení a FV moduly, ale také dalších citlivých zařízení napájených elektrickou rozvodnou sítí 230 VAC. Následující metoda hodnocení rizika je založena na vyhodnocení kritické délky Lcrit a jejím srovnání s L kumulativní délky stejnosměrných vedení.
Ochrana SPD je vyžadována, pokud L ≥ Lcrit.
Lcrit závisí na typu FV instalace a je vypočítán podle následující tabulky (obr. J47):

Obr. J47 - volba SPD DC

L je součet:

• součet vzdáleností mezi střídačem (střídači) a spojovací skříní (rozvodnými skříněmi), přičemž se vezme v úvahu, že délky kabelu umístěného ve stejném potrubí se počítají pouze jednou, a
• součet vzdáleností mezi spojovací skříní a body připojení fotovoltaických modulů tvořících řetězec, přičemž se vezme v úvahu, že délky kabelu umístěného ve stejném potrubí se počítají pouze jednou.

Ng je hustota oblouku blesku (počet úderů / km2 / rok).

Obr. J48 - výběr SPD

Ochrana SPD
KDE?	FV panely nebo Array boxy		DC strana střídače	Strana střídače AC		Základní deska
	LDC			LAC		Blesk
Kritéria	<10 m	> 10 m		<10 m	> 10 m	Ano	Ne
Typ SPD	Není třeba	„SPD 1“ Typ 2 [a]	„SPD 2“ Typ 2 [a]	Není třeba	„SPD 3“ Typ 2 [a]	„SPD 4“ Typ 1 [a]	„SPD 4“ Typ 2, pokud Ng> 2.5 a trolejové vedení

[A]. 1 2 3 4 Není dodržena separační vzdálenost typu 1 podle EN 62305.

Instalace SPD

Počet a umístění SPD na straně DC závisí na délce kabelů mezi solárními panely a střídačem. Pokud je délka menší než 10 metrů, měl by být SPD instalován v blízkosti střídače. Pokud je větší než 10 metrů, je nutný druhý SPD a měl by být umístěn v krabici poblíž solárního panelu, první je umístěn v oblasti střídače.

Aby byly efektivní, musí být připojovací kabely SPD k síti L + / L- a mezi uzemňovací svorkou SPD a uzemňovací přípojnicí co nejkratší - méně než 2.5 metru (d1 + d2 <50 cm).

Bezpečná a spolehlivá výroba fotovoltaické energie

V závislosti na vzdálenosti mezi „generátorovou“ částí a „konverzní“ částí může být nutné instalovat dva nebo více svodičů přepětí, aby byla zajištěna ochrana každé z těchto dvou částí.

Obr. J49 - umístění SPD

Technické doplňky přepěťové ochrany

Normy ochrany před bleskem

Norma IEC 62305 část 1 až 4 (NF EN 62305 část 1 až 4) reorganizuje a aktualizuje standardní publikace IEC 61024 (řada), IEC 61312 (řada) a IEC 61663 (řada) o systémech ochrany před bleskem.

Část 1 - Obecné zásady

Tato část představuje obecné informace o blescích a jejich charakteristikách a obecných údajích a představuje další dokumenty.

Část 2 - Řízení rizik

Tato část představuje analýzu umožňující vypočítat riziko pro konstrukci a určit různé scénáře ochrany, aby bylo možné provést technickou a ekonomickou optimalizaci.

Část 3 - Fyzické poškození konstrukcí a ohrožení života

Tato část popisuje ochranu před přímými údery blesku, včetně systému ochrany před bleskem, svodiče, zemního vedení, ekvipotenciality a tedy SPD s vyrovnáním potenciálů (SPD typu 1).

Část 4 - Elektrické a elektronické systémy v konstrukcích

Tato část popisuje ochranu před indukovanými účinky blesku, včetně ochranného systému SPD (typy 2 a 3), stínění kabelů, pravidel pro instalaci SPD atd.

Tuto řadu norem doplňuje:

• řada norem IEC 61643 pro definici produktů přepěťové ochrany (viz Součásti SPD);
• série norem IEC 60364-4 a -5 pro použití produktů v elektrických instalacích NN (viz Indikace konce životnosti SPD).

Součásti SPD

SPD sestává hlavně z (viz obr. J50):

1. jedna nebo více nelineárních součástí: živá část (varistor, výbojka [GDT] atd.);
2. tepelné ochranné zařízení (vnitřní odpojovač), které jej chrání před tepelným únikem na konci životnosti (SPD s varistorem);
3. indikátor, který označuje konec životnosti SPD; Některé SPD umožňují vzdálené hlášení této indikace;
4. externí SCPD, který poskytuje ochranu proti zkratům (toto zařízení lze integrovat do SPD).

Obr. J50 - Schéma SPD

Technologie živé části

K implementaci živé části je k dispozici několik technologií. Každý z nich má své výhody a nevýhody:

• Zenerovy diody;
• Výbojka plynu (řízená nebo neřízená);
• Varistor (varistor oxidu zinečnatého [ZOV]).

Níže uvedená tabulka ukazuje vlastnosti a uspořádání 3 běžně používaných technologií.

Obr. J51 - Souhrnná tabulka výkonu

Složka	Plynová výbojka (GDT)	Zapouzdřená jiskřiště	Varistor z oxidu zinečnatého	GDT a varistor v sérii	Zapouzdřená jiskřiště a varistor paralelně
charakteristika
Pracovní režim	Přepínání napětí	Přepínání napětí	Omezení napětí	Přepínání a omezování napětí v sérii	Paralelní přepínání a omezování napětí
Provozní křivky
editaci videa	Telekomunikační síť Síť NN (spojené s varistorem)	Síť NN	Síť NN	Síť NN	Síť NN
Typ SPD	Zadejte 2	Zadejte 1	Typ 1 nebo Typ 2	Typ 1+ Typ 2	Typ 1+ Typ 2

Indikace SPD na konci životnosti

Indikátory konce životnosti jsou spojeny s interním odpojovačem a externím SCPD SPD, aby informovaly uživatele, že zařízení již není chráněno proti přepětí atmosférického původu.

Místní indikace

Tato funkce je obecně vyžadována instalačními kódy. Indikace konce životnosti je dána indikátorem (světelným nebo mechanickým) internímu odpojovači a / nebo externímu SCPD.

Pokud je externí SCPD implementován pojistkovým zařízením, je nutné zajistit pojistku s úderníkem a základnu vybavenou vypínacím systémem, aby byla zajištěna tato funkce.

Integrovaný odpojovač

Mechanický indikátor a poloha ovládací rukojeti umožňují přirozenou indikaci konce životnosti.

Místní indikace a vzdálený reporting

iQuick PRD SPD značky XXX Electric je typu „ready to wire“ s integrovaným odpojovacím jističem.

Místní indikace

iQuick PRD SPD (viz obr. J53) je vybaven místními mechanickými ukazateli stavu:

• (červený) mechanický indikátor a poloha rukojeti odpojovacího jističe indikují vypnutí SPD;
• (červený) mechanický indikátor na každé kazetě označuje konec životnosti kazety.

Obr. J53 - iQuick PRD 3P + N SPD značky XXX Electric

Vzdálené hlášení

(viz obr. J54)

iQuick PRD SPD je vybaven indikačním kontaktem, který umožňuje dálkové hlášení:

• konec životnosti kazety;
• chybějící kazetu a po opětovném vložení na místo;
• porucha v síti (zkrat, odpojení neutrálu, reverzace fáze / neutrálu);
• lokální ruční přepínání.

Výsledkem je, že vzdálené monitorování provozního stavu nainstalovaných SPD umožňuje zajistit, aby byla tato ochranná zařízení v pohotovostním stavu vždy připravena k provozu.

Obr. J54 - Instalace kontrolky s iQuick PRD SPD

Obr. J55 - Dálková indikace stavu SPD pomocí Smartlink

Údržba na konci životnosti

Pokud indikátor konce životnosti indikuje vypnutí, musí být vyměněn SPD (nebo příslušná kazeta).

V případě iQuick PRD SPD je údržba usnadněna:

• Zásobník na konci životnosti (k výměně) je snadno identifikovatelný oddělením údržby.
• Kazetu na konci životnosti lze zcela bezpečně vyměnit, protože bezpečnostní zařízení zakazuje uzavření odpojovacího jističe, pokud kazeta chybí.

Podrobné charakteristiky externího SCPD

Výdrž proudu

Aktuální vlna odolává testům na externích SCPD a ukazuje následující:

• Pro danou jmenovitou hodnotu a technologii (NH nebo válcová pojistka) je schopnost odolávat proudovým vlnám lepší u pojistky typu aM (ochrana motoru) než u pojistky typu gG (všeobecné použití).
• Při daném hodnocení je proudová odolnost odolná lepší u jističe než u pojistkového zařízení. Obrázek J56 níže ukazuje výsledky testů odolnosti proti napěťovým vlnám:
• k ochraně SPD definovaného pro Imax = 20 kA je zvoleným externím SCPD buď MCB 16 A, nebo pojistka aM 63 A, poznámka: v tomto případě není vhodná pojistka gG 63 A.
• pro ochranu SPD definovaného pro Imax = 40 kA je zvoleným externím SCPD buď MCB 40 A nebo pojistka aM 125 A,

Obr. J56 - Porovnání schopností odolávat napěťovým vlnám SCPD pro I_max = 20 kA a já_max = 40 kA

Instalovaná úroveň ochrany proti vyššímu napětí

Obecně:

• Pokles napětí na svorkách jističe je vyšší než pokles na svorkách pojistkového zařízení. Je to proto, že impedance součástí vypínače (tepelné a magnetické vypínací zařízení) je vyšší než impedance pojistky.

Nicméně:

• Rozdíl mezi poklesy napětí zůstává malý u proudových vln nepřesahujících 10 kA (95% případů);
• Instalovaná úroveň ochrany proti napětí také zohledňuje impedanci kabeláže. To může být vysoké v případě technologie pojistek (ochranné zařízení vzdálené od SPD) a nízké v případě technologie jističe (jistič blízko, a dokonce integrovaný do SPD).

Poznámka: Instalovaná úroveň ochrany napětí Up je součtem poklesů napětí:

• v SPD;
• v externím SCPD;
• v kabeláži zařízení

Ochrana před impedančními zkraty

Zkrat impedance rozptýlí spoustu energie a měl by být odstraněn velmi rychle, aby nedošlo k poškození instalace a SPD.

Obrázek J57 porovnává dobu odezvy a omezení energie ochranného systému pomocí 63 A aM pojistky a 25 A jističe.

Tyto dva ochranné systémy mají stejnou schopnost odolávat proudovým vlnám 8/20 µs (27 kA, respektive 30 kA).

Obr. J57 - Porovnání křivek omezení času / proudu a energie pro jistič a pojistku se stejnou odolností proti proudovým vlnám 8/20 µs

Šíření bleskové vlny

Elektrické sítě jsou nízkofrekvenční a v důsledku toho je šíření napěťové vlny okamžité vzhledem k frekvenci jevu: v kterémkoli bodě vodiče je okamžité napětí stejné.

Blesk je vysokofrekvenční jev (několik stovek kHz až MHz):

• Blesk se šíří podél vodiče určitou rychlostí vzhledem k frekvenci jevu. Výsledkem je, že v daném okamžiku napětí nemá ve všech bodech média stejnou hodnotu (viz obr. J58).

Obr. J58 - Šíření bleskové vlny ve vodiči

• Změna média vytváří fenomén šíření a / nebo odrazu vlny v závislosti na:

1. rozdíl impedance mezi těmito dvěma médii;
2. frekvence progresivní vlny (strmost doby náběhu v případě pulzu);
3. délka média.

Zejména v případě úplného odrazu se může hodnota napětí zdvojnásobit.

Příklad: případ ochrany SPD

Modelování jevu aplikovaného na bleskovou vlnu a testy v laboratoři ukázaly, že zátěž napájená 30 m kabelu chráněného proti proudu SPD při napětí Up udržuje v důsledku reflexních jevů maximální napětí 2 x U_P (viz obr. J59). Tato napěťová vlna není energetická.

Obr. J59 - Odraz bleskové vlny na konci kabelu

Nápravné opatření

Ze tří faktorů (rozdíl impedance, frekvence, vzdálenosti) je jediný, který lze skutečně ovládat, délka kabelu mezi SPD a chráněnou zátěží. Čím větší je tato délka, tím větší je odraz.

Obecně platí, že pro přepěťové fronty v budově jsou odrazové jevy významné od 10 ma mohou zdvojnásobit napětí od 30 m (viz obr. J60).

Je nutné instalovat druhý SPD s jemnou ochranou, pokud délka kabelu přesahuje 10 m mezi SPD na vstupu a chráněným zařízením.

Obr. J60 - Maximální napětí na konci kabelu podle jeho délky před dopadajícím napětím = 4 kV / us

Příklad bleskového proudu v systému TT

Společný režim SPD mezi fází a PE nebo fází a PEN je instalován bez ohledu na typ uzemnění systému (viz obr. J61).

Nulový uzemňovací rezistor R1 použitý pro stožáry má nižší odpor než uzemňovací rezistor R2 použitý pro instalaci.

Bleskový proud protéká obvodem ABCD k zemi nejjednodušší cestou. Bude procházet varistory V1 a V2 v sérii, což způsobí diferenciální napětí rovnající se dvojnásobku Up napětí SPD (U_P1 + U_P2) v krajních případech se objevit na svorkách A a C u vchodu do instalace.

Obr. J61 - Pouze společná ochrana

Pro účinnou ochranu zátěží mezi Ph a N je třeba snížit napětí v diferenciálním režimu (mezi A a C).

Je proto použita jiná architektura SPD (viz obr. J62)

Bleskový proud protéká obvodem ABH, který má nižší impedanci než obvod ABCD, protože impedance komponenty použité mezi B a H je nulová (jiskřiště naplněná plynem). V tomto případě se rozdílové napětí rovná zbytkovému napětí SPD (U_P2).

Obr. J62 - Společná a diferenciální ochrana