Προστασία από αστραπή ρεύματος και υπέρταση

Προστασία από αστραπή ρεύματος και υπέρταση

Υπέρταση ατμοσφαιρικής προέλευσης
Ορισμοί υπέρτασης

Υπερβολική τάση (σε ένα σύστημα) οποιαδήποτε τάση μεταξύ ενός αγωγού φάσης και γείωσης ή μεταξύ αγωγών φάσης με τιμή αιχμής που υπερβαίνει την αντίστοιχη κορυφή της υψηλότερης τάσης για ορισμό εξοπλισμού από το Διεθνές Ηλεκτροτεχνικό Λεξιλόγιο (IEV 604-03-09)

Διάφοροι τύποι υπέρτασης

Η υπέρταση είναι ένας παλμός τάσης ή ένα κύμα που υπερτίθεται στην ονομαστική τάση του δικτύου (βλ. Εικ. J1)

Αυτός ο τύπος υπέρτασης χαρακτηρίζεται από (βλέπε Εικ. J2):

• ο χρόνος ανόδου tf (σε μs) ·
• η κλίση S (σε kV / μs).

Η υπέρταση διαταράσσει τον εξοπλισμό και παράγει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Επιπλέον, η διάρκεια της υπέρτασης (Τ) προκαλεί ενεργειακή αιχμή στα ηλεκτρικά κυκλώματα που θα μπορούσαν να καταστρέψουν τον εξοπλισμό.
Εικ. J2 - Κύρια χαρακτηριστικά υπέρτασης

Τέσσερις τύποι υπέρτασης μπορούν να διαταράξουν τις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις και τα φορτία:

• Διακυμάνσεις μεταγωγής: υπέρταση υψηλής συχνότητας ή διαταραχή έκρηξης (βλέπε Εικ. J1) που προκαλείται από αλλαγή στη σταθερή κατάσταση σε ηλεκτρικό δίκτυο (κατά τη λειτουργία του διακόπτη).
• Υπερβολικές τάσεις συχνότητας ισχύος: υπέρταση της ίδιας συχνότητας με το δίκτυο (50, 60 ή 400 Hz) που προκαλείται από μόνιμη αλλαγή κατάστασης στο δίκτυο (μετά από σφάλμα: σφάλμα μόνωσης, βλάβη του ουδέτερου αγωγού, κ.λπ.).
• Υπερβολικές τάσεις που προκαλούνται από ηλεκτροστατική εκφόρτιση: πολύ μικρές υπερτάσεις (μερικά νανοδευτερόλεπτα) πολύ υψηλής συχνότητας που προκαλούνται από την εκφόρτιση συσσωρευμένων ηλεκτρικών φορτίων (για παράδειγμα, ένα άτομο που περπατά σε ένα χαλί με μονωτικά πέλματα φορτίζεται ηλεκτρικά με τάση αρκετών kilovolts).
• Υπέρταση ατμοσφαιρικής προέλευσης.

Χαρακτηριστικά υπέρτασης ατμοσφαιρικής προέλευσης

Αστραπές σε λίγα σχήματα: Οι αστραπές παράγουν μια εξαιρετικά μεγάλη ποσότητα παλμικής ηλεκτρικής ενέργειας (βλέπε σχήμα J4)

• αρκετών χιλιάδων αμπέρ (και αρκετών χιλιάδων βολτ)
• υψηλής συχνότητας (περίπου 1 megahertz)
• μικρής διάρκειας (από μικροδευτερόλεπτο έως χιλιοστό του δευτερολέπτου)

Μεταξύ 2000 και 5000 καταιγίδων υφίστανται διαρκώς σχηματισμό σε όλο τον κόσμο. Αυτές οι καταιγίδες συνοδεύονται από κεραυνούς που αποτελούν σοβαρό κίνδυνο για άτομα και εξοπλισμό. Οι αστραπές έπληξαν το έδαφος με μέσο όρο 30 έως 100 διαδρομές ανά δευτερόλεπτο, δηλαδή 3 δισεκατομμύρια κεραυνούς κάθε χρόνο.

Ο πίνακας στο Σχήμα J3 δείχνει μερικές τιμές αστραπής με τη σχετική τους πιθανότητα. Όπως φαίνεται, το 50% των κεραυνών έχει ρεύμα που υπερβαίνει τα 35 kA και 5% ένα ρεύμα που υπερβαίνει τα 100 kA. Η ενέργεια που μεταφέρεται από το κεραυνό είναι επομένως πολύ υψηλή.

Εικ. J3 - Παραδείγματα τιμών εκκένωσης αστραπής που δίνονται από το πρότυπο IEC 62305-1 (2010 - Πίνακας A.3)

Εικ. J4 - Παράδειγμα ηλεκτρικού ρεύματος

Ο κεραυνός προκαλεί επίσης μεγάλο αριθμό πυρκαγιών, κυρίως σε αγροτικές περιοχές (καταστρέφοντας σπίτια ή καθιστώντας τα ακατάλληλα για χρήση). Τα πολυώροφα κτίρια είναι ιδιαίτερα επιρρεπή σε κεραυνούς.

Επιδράσεις σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις

Ο κεραυνός καταστρέφει ιδιαίτερα τα ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά συστήματα: μετασχηματιστές, μετρητές ηλεκτρικού ρεύματος και ηλεκτρικές συσκευές τόσο σε κατοικίες όσο και σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις

Το κόστος επισκευής των ζημιών που προκλήθηκαν από κεραυνούς είναι πολύ υψηλό. Αλλά είναι πολύ δύσκολο να εκτιμηθούν οι συνέπειες:

• διαταραχές που προκαλούνται σε υπολογιστές και δίκτυα τηλεπικοινωνιών ·
• σφάλματα που δημιουργούνται κατά την εκτέλεση προγραμματιζόμενων προγραμμάτων ελεγκτή λογικής και συστημάτων ελέγχου.

Επιπλέον, το κόστος των απωλειών λειτουργίας μπορεί να είναι πολύ υψηλότερο από την αξία του εξοπλισμού που έχει καταστραφεί.

Κρούσεις κεραυνού

Ο κεραυνός είναι ένα ηλεκτρικό φαινόμενο υψηλής συχνότητας που προκαλεί υπερτάσεις σε όλα τα αγώγιμα αντικείμενα, ειδικά σε ηλεκτρικές καλωδιώσεις και εξοπλισμό.

Οι κεραυνοί μπορεί να επηρεάσουν τα ηλεκτρικά (ή / και ηλεκτρονικά) συστήματα ενός κτηρίου με δύο τρόπους:

• από την άμεση επίδραση της κεραυνής στο κτίριο (βλ. Εικ. J5 a).
• από έμμεσες επιπτώσεις της αστραπής στο κτίριο:
• Ένα κεραυνό μπορεί να πέσει σε μια εναέρια γραμμή ηλεκτρικής ενέργειας που τροφοδοτεί ένα κτίριο (βλ. Εικ. J5 b). Το υπερβολικό ρεύμα και η υπέρταση μπορούν να εξαπλωθούν αρκετά χιλιόμετρα από το σημείο πρόσκρουσης.
• Μια αστραπή μπορεί να πέσει κοντά σε μια γραμμή ηλεκτρικής ενέργειας (βλ. Εικ. J5 c). Είναι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία του ρεύματος αστραπής που παράγει υψηλό ρεύμα και υπέρταση στο δίκτυο παροχής ηλεκτρικής ενέργειας. Στις δύο τελευταίες περιπτώσεις, τα επικίνδυνα ρεύματα και τάσεις μεταδίδονται από το δίκτυο τροφοδοσίας.

Ένα κεραυνό μπορεί να πέσει κοντά σε ένα κτίριο (βλ. Εικ. J5 d). Το δυναμικό της γης γύρω από το σημείο πρόσκρουσης αυξάνεται επικίνδυνα.

Εικ. J5 - Διάφοροι τύποι αστραπής

Σε όλες τις περιπτώσεις, οι συνέπειες για ηλεκτρικές εγκαταστάσεις και φορτία μπορεί να είναι δραματικές.

Εικ. J6 - Συνέπεια μιας κρούσης κεραυνού

Ο κεραυνός πέφτει σε ένα μη προστατευμένο κτίριο.	Ο κεραυνός πέφτει κοντά σε εναέρια γραμμή.	Ο κεραυνός πέφτει κοντά σε ένα κτίριο.
Το ρεύμα αστραπής ρέει στη γη μέσω των περισσότερο ή λιγότερο αγώγιμων κατασκευών του κτηρίου με πολύ καταστροφικά αποτελέσματα θερμικές επιδράσεις: Πολύ βίαιη υπερθέρμανση υλικών, που προκαλεί πυρκαγιά μηχανικά εφέ: Δομική παραμόρφωση θερμική ανατροπή: Το εξαιρετικά επικίνδυνο φαινόμενο παρουσία εύφλεκτων ή εκρηκτικών υλικών (υδρογονάνθρακες, σκόνη κ.λπ.)	Το ηλεκτρικό ρεύμα δημιουργεί υπέρταση μέσω ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής στο σύστημα διανομής. Αυτές οι υπερτάσεις διαδίδονται κατά μήκος της γραμμής στον ηλεκτρικό εξοπλισμό μέσα στα κτίρια.	Η αστραπή δημιουργεί τους ίδιους τύπους υπέρτασης με αυτούς που περιγράφονται αντίθετα. Επιπλέον, το ηλεκτρικό ρεύμα ανεβαίνει πίσω από τη γη στην ηλεκτρική εγκατάσταση, προκαλώντας έτσι βλάβη του εξοπλισμού.
Το κτίριο και οι εγκαταστάσεις μέσα στο κτίριο καταστρέφονται γενικά	Οι ηλεκτρικές εγκαταστάσεις μέσα στο κτίριο καταστρέφονται γενικά.

Οι διάφοροι τρόποι διάδοσης

Κοινή λειτουργία

Εμφανίζονται υπερβολικές τάσεις μεταξύ των ζωντανών αγωγών και της γης: φάση προς γη ή ουδέτερη προς γη (βλ. Εικ. J7). Είναι επικίνδυνα ειδικά για συσκευές των οποίων το πλαίσιο συνδέεται με τη γη λόγω κινδύνων διηλεκτρικής βλάβης.

Εικ. J7 - Κοινή λειτουργία

Διαφορική λειτουργία

Εμφανίζονται υπερβολικές τάσεις διαφορετικής λειτουργίας μεταξύ ζωντανών αγωγών:

φάση-προς-φάση ή φάση-προς-ουδέτερο (βλ. Εικ. J8). Είναι ιδιαίτερα επικίνδυνα για ηλεκτρονικό εξοπλισμό, ευαίσθητο υλικό όπως συστήματα υπολογιστών κ.λπ.

Εικ. J8 - Διαφορική λειτουργία

Χαρακτηρισμός του κεραυνού

Η ανάλυση των φαινομένων επιτρέπει τον ορισμό των τύπων κυμάτων αστραπής και τάσης.

• 2 τύποι ρεύματος κύματος λαμβάνονται υπόψη από τα πρότυπα IEC:
• Κύμα 10/350 μs: για τον χαρακτηρισμό των τρεχόντων κυμάτων από μια άμεση αστραπή (βλέπε Εικ. J9).

Εικ. J9 - 10/350 μs τρέχον κύμα

• Κύμα 8/20 μs: για τον χαρακτηρισμό των τρεχόντων κυμάτων από μια έμμεση αστραπή (βλέπε Εικ. J10).

Εικ. J10 - 8/20 μs τρέχον κύμα

Αυτοί οι δύο τύποι κυμάτων αστραπής ρεύματος χρησιμοποιούνται για τον καθορισμό δοκιμών σε SPD (πρότυπο IEC 61643-11) και την ασυλία εξοπλισμού σε αστραπές ρεύματα.

Η μέγιστη τιμή του τρέχοντος κύματος χαρακτηρίζει την ένταση της αστραπής.

Οι υπερτάσεις που δημιουργούνται από αστραπές χαρακτηρίζονται από κύμα τάσης 1.2 / 50 μs (βλέπε Εικ. J11).

Αυτός ο τύπος κύματος τάσης χρησιμοποιείται για την επαλήθευση του εξοπλισμού που αντέχει σε υπερβολικές τάσεις ατμοσφαιρικής προέλευσης (τάση ώθησης σύμφωνα με το IEC 61000-4-5).

Εικ. J11 - 1.2 / 50 μs κύμα τάσης

Αρχή της αστραπής προστασίας
Γενικοί κανόνες προστασίας από κεραυνούς

Διαδικασία για την αποφυγή κινδύνων από κεραυνούς
Το σύστημα προστασίας ενός κτιρίου από τις επιπτώσεις των κεραυνών πρέπει να περιλαμβάνει:

• Προστασία των κατασκευών από άμεσες κεραυνούς
• προστασία ηλεκτρικών εγκαταστάσεων από άμεσες και έμμεσες αστραπές.

Η βασική αρχή για την προστασία της εγκατάστασης από τον κίνδυνο κεραυνού είναι να αποτρέψει την ενοχλητική ενέργεια να φτάσει σε ευαίσθητο εξοπλισμό. Για να επιτευχθεί αυτό, είναι απαραίτητο:

• καταγράψτε το ρεύμα αστραπής και διοχετεύστε το στη γη μέσω της πιο άμεσης διαδρομής (αποφεύγοντας την περιοχή ευαίσθητου εξοπλισμού).
• εκτελεί ισοδυναμική σύνδεση της εγκατάστασης. Αυτή η ισοδυναμική σύνδεση εφαρμόζεται με αγωγούς συγκόλλησης, που συμπληρώνονται από συσκευές Surge Protection Devices (SPDs) ή κενά σπινθήρα (π.χ. κενό κενού σπινθήρα κεραίας).
• ελαχιστοποιήστε τα επαγόμενα και έμμεσα εφέ εγκαθιστώντας SPD ή / και φίλτρα. Χρησιμοποιούνται δύο συστήματα προστασίας για την εξάλειψη ή τον περιορισμό των υπερτάσεων: είναι γνωστά ως σύστημα προστασίας κτιρίων (για το εξωτερικό των κτιρίων) και το σύστημα προστασίας ηλεκτρικής εγκατάστασης (για το εσωτερικό των κτιρίων).

Σύστημα προστασίας κτιρίων

Ο ρόλος του συστήματος προστασίας κτιρίων είναι να το προστατεύει από άμεσες κεραυνοπληξίες.
Το σύστημα αποτελείται από:

• η συσκευή σύλληψης: το σύστημα προστασίας από κεραυνούς,
• αγωγούς κάτω σχεδιασμένοι για να μεταφέρουν το ρεύμα αστραπής στη γη
• Οι γήινοι «πόδι του κοράκι» συνδέονται μεταξύ τους.
• συνδέσεις μεταξύ όλων των μεταλλικών πλαισίων (ισοδυναμική σύνδεση) και των αγωγών γείωσης.

Όταν το ρεύμα αστραπής ρέει σε έναν αγωγό, εάν εμφανιστούν πιθανές διαφορές μεταξύ αυτού και των πλαισίων που συνδέονται με τη γη που βρίσκονται κοντά, το τελευταίο μπορεί να προκαλέσει καταστροφικές ανατροπές.

Οι 3 τύποι του συστήματος αστραπής προστασίας
Χρησιμοποιούνται τρεις τύποι προστασίας κτιρίων:

Η κεραυνός (απλή ράβδος ή με σύστημα ενεργοποίησης)

Η κεραυνός είναι ένα μεταλλικό άκρο σύλληψης τοποθετημένο στην κορυφή του κτιρίου. Είναι γειωμένη από έναν ή περισσότερους αγωγούς (συχνά χαλκού) (βλ. Εικ. J12).

Εικ. J12 - Αστραπή (απλή ράβδος ή με σύστημα ενεργοποίησης)

Η ράβδος αστραπής με τεντωμένα σύρματα

Αυτά τα καλώδια τεντώνονται πάνω από τη δομή που προστατεύεται. Χρησιμοποιούνται για την προστασία ειδικών κατασκευών: περιοχές εκτόξευσης πυραύλων, στρατιωτικές εφαρμογές και προστασία εναέριων γραμμών υψηλής τάσης (βλέπε Εικ. J13).

Εικ. J13 - Σύρματα Taut

Ο αγωγός αστραπής με δικτυωτό κλουβί (Faraday cage)

Αυτή η προστασία περιλαμβάνει την τοποθέτηση πολυάριθμων αγωγών / ταινιών συμμετρικά σε όλο το κτίριο. (βλέπε Εικ. J14).

Αυτός ο τύπος συστήματος αστραπής χρησιμοποιείται για κτίρια με υψηλή έκθεση που στεγάζουν πολύ ευαίσθητες εγκαταστάσεις, όπως αίθουσες υπολογιστών.

Εικ. J14 - Meshed cage (Faraday cage)

Συνέπειες της προστασίας κτιρίων για τον εξοπλισμό της ηλεκτρικής εγκατάστασης

Το 50% του ρεύματος αστραπής που εκκενώνεται από το σύστημα προστασίας κτιρίου επιστρέφει στα δίκτυα γείωσης της ηλεκτρικής εγκατάστασης (βλ. Εικ. J15): η πιθανή άνοδος των πλαισίων υπερβαίνει πολύ συχνά την ικανότητα αντοχής στη μόνωση των αγωγών στα διάφορα δίκτυα ( LV, τηλεπικοινωνίες, καλώδιο βίντεο κ.λπ.).

Επιπλέον, η ροή ρεύματος μέσω των αγωγών προς τα κάτω δημιουργεί επαγόμενες υπερτάσεις στην ηλεκτρική εγκατάσταση.

Κατά συνέπεια, το σύστημα προστασίας κτιρίων δεν προστατεύει την ηλεκτρική εγκατάσταση: επομένως, είναι υποχρεωτικό να προβλεφθεί ένα σύστημα προστασίας ηλεκτρικής εγκατάστασης.

Εικ. J15 - Απευθείας ρεύμα αστραπής

Προστασία από κεραυνούς - Ηλεκτρικό σύστημα προστασίας εγκατάστασης

Ο κύριος στόχος του συστήματος προστασίας της ηλεκτρικής εγκατάστασης είναι ο περιορισμός των υπερτάσεων σε τιμές που είναι αποδεκτές για τον εξοπλισμό.

Το σύστημα προστασίας ηλεκτρικής εγκατάστασης αποτελείται από:

• ένα ή περισσότερα SPD ανάλογα με τη διαμόρφωση του κτιρίου.
• η ισοδυναμική σύνδεση: ένα μεταλλικό πλέγμα εκτεθειμένων αγώγιμων μερών.

Εκτέλεση

Η διαδικασία προστασίας των ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών συστημάτων ενός κτηρίου έχει ως εξής.

Αναζήτηση πληροφοριών

• Προσδιορίστε όλα τα ευαίσθητα φορτία και τη θέση τους στο κτίριο.
• Προσδιορίστε τα ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά συστήματα και τα αντίστοιχα σημεία εισόδου τους στο κτίριο.
• Ελέγξτε αν υπάρχει σύστημα προστασίας από κεραυνό στο κτήριο ή κοντά.
• Γνωρίστε τους κανονισμούς που ισχύουν για την τοποθεσία του κτηρίου.
• Αξιολογήστε τον κίνδυνο κεραυνού ανάλογα με τη γεωγραφική θέση, τον τύπο τροφοδοσίας, την πυκνότητα κεραυνού κ.λπ.

Εφαρμογή λύσης

• Εγκαταστήστε τους αγωγούς συγκόλλησης στα πλαίσια με ένα πλέγμα.
• Εγκαταστήστε ένα SPD στον πίνακα εισερχόμενων LV.
• Εγκαταστήστε ένα επιπλέον SPD σε κάθε πλακέτα υποδιανομής που βρίσκεται κοντά σε ευαίσθητο εξοπλισμό (βλ. Εικ. J16).

Εικ. J16 - Παράδειγμα προστασίας μιας μεγάλης κλίμακας ηλεκτρικής εγκατάστασης

Η συσκευή προστασίας από υπερτάσεις (SPD)

Τα Surge Protection Devices (SPD) χρησιμοποιούνται για δίκτυα παροχής ηλεκτρικής ενέργειας, τηλεφωνικά δίκτυα και λεωφορεία επικοινωνίας και αυτόματου ελέγχου.

Το Surge Protection Device (SPD) είναι ένα στοιχείο του συστήματος προστασίας ηλεκτρικής εγκατάστασης.

Αυτή η συσκευή συνδέεται παράλληλα στο κύκλωμα τροφοδοσίας των φορτίων που πρέπει να προστατεύσει (βλ. Εικ. J17). Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε όλα τα επίπεδα του δικτύου τροφοδοσίας.

Αυτός είναι ο πιο συχνά χρησιμοποιούμενος και πιο αποτελεσματικός τύπος προστασίας από υπέρταση.

Εικ. J17 - Αρχή του συστήματος προστασίας παράλληλα

Το SPD που συνδέεται παράλληλα έχει υψηλή αντίσταση. Μόλις εμφανιστεί η παροδική υπέρταση στο σύστημα, η σύνθετη αντίσταση της συσκευής μειώνεται και το ρεύμα κύματος οδηγείται μέσω του SPD, παρακάμπτοντας τον ευαίσθητο εξοπλισμό.

Αρχή

Το SPD έχει σχεδιαστεί για να περιορίζει τις παροδικές υπερτάσεις τάσης της ατμοσφαιρικής προέλευσης και να εκτρέπει τα κύματα ρεύματος στη γη, έτσι ώστε να περιορίζει το πλάτος αυτής της υπέρτασης σε μια τιμή που δεν είναι επικίνδυνη για την ηλεκτρική εγκατάσταση και τα ηλεκτρικά ηλεκτρικά εργαλεία και εργαλεία ελέγχου.

Το SPD εξαλείφει τις υπερτάσεις

• σε κοινή λειτουργία, μεταξύ φάσης και ουδέτερου ή γης ·
• σε διαφορική λειτουργία, μεταξύ φάσης και ουδέτερου.

Σε περίπτωση υπέρτασης που υπερβαίνει το όριο λειτουργίας, το SPD

• μεταφέρει την ενέργεια στη γη, σε κοινή λειτουργία.
• διανέμει την ενέργεια στους άλλους ζωντανούς αγωγούς, σε διαφορική λειτουργία.

Οι τρεις τύποι SPD

Πληκτρολογήστε 1 SPD
Το SPD τύπου 1 συνιστάται στη συγκεκριμένη περίπτωση κτιρίων του τομέα εξυπηρέτησης και των βιομηχανικών κτιρίων, που προστατεύονται από ένα σύστημα προστασίας από κεραυνούς ή ένα κλουβί με πλέγμα.
Προστατεύει τις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις από άμεσες αστραπές. Μπορεί να εκφορτίσει το ρεύμα από την αστραπή που εξαπλώνεται από τον αγωγό γείωσης στους αγωγούς δικτύου.
Ο τύπος 1 SPD χαρακτηρίζεται από ρεύμα 10/350 μs.

Πληκτρολογήστε 2 SPD
Το Type 2 SPD είναι το κύριο σύστημα προστασίας για όλες τις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις χαμηλής τάσης. Εγκατεστημένο σε κάθε ηλεκτρικό πίνακα, αποτρέπει την εξάπλωση υπερτάσεων στις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις και προστατεύει τα φορτία.
Το SPD τύπου 2 χαρακτηρίζεται από ρεύμα 8/20 μs.

Πληκτρολογήστε 3 SPD
Αυτά τα SPD έχουν χαμηλή ικανότητα εκφόρτισης. Πρέπει επομένως να εγκατασταθούν υποχρεωτικά ως συμπλήρωμα του SPD τύπου 2 και κοντά σε ευαίσθητα φορτία.
Το SPD τύπου 3 χαρακτηρίζεται από συνδυασμό κυμάτων τάσης (1.2 / 50 μs) και κυμάτων ρεύματος (8/20 μs).

Κανονικός ορισμός SPD

Σχ. J18 - Πρότυπος ορισμός SPD

Σημείωση 1: Υπάρχει T1 + T2 SPD (ή Type 1 + 2 SPD) που συνδυάζει την προστασία φορτίων από άμεσες και έμμεσες αστραπές.

Σημείωση 2: ορισμένα T2 SPD μπορούν επίσης να δηλωθούν ως T3

Χαρακτηριστικά του SPD

Το διεθνές πρότυπο IEC 61643-11 Edition 1.0 (03/2011) καθορίζει τα χαρακτηριστικά και τις δοκιμές για SPD που συνδέονται με συστήματα διανομής χαμηλής τάσης (βλέπε Εικ. J19).

Με πράσινο χρώμα, το εγγυημένο εύρος λειτουργίας του SPD.
Εικ. J19 - Χαρακτηριστικό χρόνου / ρεύματος ενός SPD με βαρίστορ

Κοινά χαρακτηριστικά

• U_C: Μέγιστη συνεχής τάση λειτουργίας. Αυτή είναι η τάση AC ή DC πάνω από την οποία ενεργοποιείται το SPD. Αυτή η τιμή επιλέγεται σύμφωνα με την ονομαστική τάση και τη διάταξη γείωσης του συστήματος.
• U_P: Επίπεδο προστασίας τάσης (στο I_n). Αυτή είναι η μέγιστη τάση στους ακροδέκτες του SPD όταν είναι ενεργό. Αυτή η τάση επιτυγχάνεται όταν το ρεύμα που ρέει στο SPD είναι ίσο με το In. Το επιλεγμένο επίπεδο προστασίας τάσης πρέπει να είναι κάτω από την ικανότητα αντοχής υπέρτασης των φορτίων. Σε περίπτωση κεραυνού, η τάση στους ακροδέκτες του SPD παραμένει γενικά μικρότερη από το U_P.
• In: Ονομαστικό ρεύμα εκφόρτισης. Αυτή είναι η μέγιστη τιμή ενός ρεύματος κυματομορφής 8/20 μs που το SPD είναι ικανό να εκφορτώσει τουλάχιστον 19 φορές.

Γιατί είναι σημαντικό;
Αντιστοιχεί σε ένα ονομαστικό ρεύμα εκφόρτισης που ένα SPD μπορεί να αντέξει τουλάχιστον 19 φορές: μια υψηλότερη τιμή In σημαίνει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής για το SPD, γι 'αυτό συνιστάται ιδιαίτερα να επιλέξετε υψηλότερες τιμές από την ελάχιστη επιβαλλόμενη τιμή 5 kA.

Πληκτρολογήστε 1 SPD

• I_{διαβολάκι}: Παλμικό ρεύμα. Αυτή είναι η μέγιστη τιμή ενός ρεύματος κυματομορφής 10/350 μs που το SPD είναι ικανό να εκφορτώνει εκφόρτιση τουλάχιστον μία φορά.

Γιατί είμαι_{διαβολάκι} σπουδαίος?
Το πρότυπο IEC 62305 απαιτεί μέγιστη τιμή ρεύματος ώθησης 25 kA ανά πόλο για το τριφασικό σύστημα. Αυτό σημαίνει ότι για ένα δίκτυο 3P + N το SPD πρέπει να είναι σε θέση να αντέχει ένα συνολικό μέγιστο ρεύμα ώθησης 100kA που προέρχεται από τη γείωση.

• I_fi: Autoextinguish follow current. Εφαρμόζεται μόνο στην τεχνολογία σπινθήρων. Αυτή είναι η τρέχουσα (50 Hz) που το SPD είναι σε θέση να διακόψει από μόνη της μετά την ανατροπή. Αυτό το ρεύμα πρέπει πάντα να είναι μεγαλύτερο από το πιθανό ρεύμα βραχυκυκλώματος στο σημείο εγκατάστασης.

Πληκτρολογήστε 2 SPD

• Imax: Μέγιστο ρεύμα εκφόρτισης. Αυτή είναι η μέγιστη τιμή ενός ρεύματος κυματομορφής 8/20 μs που το SPD μπορεί να εκφορτώσει μία φορά.

Γιατί είναι σημαντικό το Imax;
Εάν συγκρίνετε 2 SPD με το ίδιο In, αλλά με διαφορετικό Imax: το SPD με υψηλότερη τιμή Imax έχει υψηλότερο «περιθώριο ασφαλείας» και μπορεί να αντέξει υψηλότερο ρεύμα κύματος χωρίς να υποστεί ζημιά.

Πληκτρολογήστε 3 SPD

• U_OC: Η τάση ανοιχτού κυκλώματος εφαρμόζεται κατά τη διάρκεια των δοκιμών κλάσης III (Τύπος 3).

Κύριες εφαρμογές

• SPD χαμηλής τάσης Πολύ διαφορετικές συσκευές, τόσο από τεχνολογική όσο και από άποψη χρήσης, χαρακτηρίζονται από αυτόν τον όρο. Τα SPD χαμηλής τάσης είναι αρθρωτά για εύκολη εγκατάσταση εντός πινάκων LV. Υπάρχουν επίσης SPD προσαρμόσιμα στις πρίζες, αλλά αυτές οι συσκευές έχουν χαμηλή χωρητικότητα εκφόρτισης.

• SPD για δίκτυα επικοινωνίας. Αυτές οι συσκευές προστατεύουν τηλεφωνικά δίκτυα, δίκτυα εναλλαγής και δίκτυα αυτόματου ελέγχου (δίαυλος) έναντι υπερτάσεων που προέρχονται από εξωτερικό (αστραπές) και εκείνων που είναι εσωτερικές στο δίκτυο τροφοδοσίας (ρυπογόνος εξοπλισμός, λειτουργία διακόπτη κ.λπ.). Τέτοια SPD εγκαθίστανται επίσης σε RJ11, RJ45,… βύσματα ή ενσωματώνονται σε φορτία.

Notes

1. Ακολουθία δοκιμής σύμφωνα με το πρότυπο IEC 61643-11 για SPD με βάση MOV (βαρίστορ). Συνολικά 19 παρορμήσεις στο I_n:

• Μια θετική ώθηση
• Μια αρνητική ώθηση
• 15 παλμοί συγχρονισμένοι σε κάθε 30 ° στην τάση των 50 Hz
• Μια θετική ώθηση
• Μια αρνητική ώθηση

2. για SPD τύπου 1, μετά τις 15 παλμούς στο I_n (βλ. προηγούμενη σημείωση):

• Μία ώθηση στα 0.1 x I_{διαβολάκι}
• Μία ώθηση στα 0.25 x I_{διαβολάκι}
• Μία ώθηση στα 0.5 x I_{διαβολάκι}
• Μία ώθηση στα 0.75 x I_{διαβολάκι}
• Μια ώθηση στο I_{διαβολάκι}

Σχεδιασμός του συστήματος προστασίας ηλεκτρικής εγκατάστασης
Κανόνες σχεδιασμού του συστήματος προστασίας ηλεκτρικής εγκατάστασης

Για την προστασία μιας ηλεκτρικής εγκατάστασης σε ένα κτίριο, ισχύουν απλοί κανόνες για την επιλογή

• SPD (ες);
• το σύστημα προστασίας του.

Για ένα σύστημα διανομής ισχύος, τα κύρια χαρακτηριστικά που χρησιμοποιούνται για τον καθορισμό του συστήματος προστασίας από κεραυνούς και την επιλογή ενός SPD για την προστασία μιας ηλεκτρικής εγκατάστασης σε ένα κτίριο είναι:

• SPD
• ποσότητα SPD
• τύπος
• επίπεδο έκθεσης για τον καθορισμό του μέγιστου ρεύματος εκκένωσης του SPD Imax.
• Η συσκευή προστασίας από βραχυκύκλωμα
• μέγιστο ρεύμα εκφόρτισης Imax;
• ρεύμα βραχυκυκλώματος Isc στο σημείο εγκατάστασης.

Το λογικό διάγραμμα στο παρακάτω σχήμα J20 απεικονίζει αυτόν τον κανόνα σχεδίασης.

Εικ. J20 - Λογικό διάγραμμα για την επιλογή ενός συστήματος προστασίας

Τα άλλα χαρακτηριστικά για την επιλογή ενός SPD είναι προκαθορισμένα για ηλεκτρική εγκατάσταση.

• αριθμός πόλων στο SPD;
• επίπεδο προστασίας τάσης U_P;
• U_C: Μέγιστη συνεχής τάση λειτουργίας.

Αυτή η υποενότητα Σχεδίαση του συστήματος προστασίας ηλεκτρικής εγκατάστασης περιγράφει με μεγαλύτερη λεπτομέρεια τα κριτήρια επιλογής του συστήματος προστασίας σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά της εγκατάστασης, τον προστατευόμενο εξοπλισμό και το περιβάλλον.

Στοιχεία του συστήματος προστασίας

Το SPD πρέπει πάντα να εγκαθίσταται στην προέλευση της ηλεκτρικής εγκατάστασης.

Θέση και τύπος SPD

Ο τύπος SPD που θα εγκατασταθεί στην αρχή της εγκατάστασης εξαρτάται από το εάν υπάρχει ή όχι σύστημα προστασίας από κεραυνούς. Εάν το κτίριο διαθέτει σύστημα προστασίας από κεραυνούς (σύμφωνα με το IEC 62305), πρέπει να εγκατασταθεί ένα SPD τύπου 1.

Για SPD εγκατεστημένο στο εισερχόμενο τέλος της εγκατάστασης, τα πρότυπα εγκατάστασης IEC 60364 καθορίζουν ελάχιστες τιμές για τα ακόλουθα 2 χαρακτηριστικά:

• Ονομαστικό ρεύμα εκφόρτισης I_n = 5 kA (8/20) μs;
• Επίπεδο προστασίας τάσης U_P(στο Ι_n) <2.5 kV.

Ο αριθμός των πρόσθετων SPD που θα εγκατασταθεί καθορίζεται από:

• το μέγεθος του ιστότοπου και η δυσκολία εγκατάστασης αγωγών σύνδεσης. Σε μεγάλους ιστότοπους, είναι απαραίτητο να εγκαταστήσετε ένα SPD στο εισερχόμενο τέλος κάθε περιβλήματος υποδιανομής.
• την απόσταση που διαχωρίζει τα ευαίσθητα φορτία που πρέπει να προστατευθούν από την εισερχόμενη συσκευή προστασίας από το τέλος Όταν τα φορτία βρίσκονται σε απόσταση μεγαλύτερη των 10 μέτρων από τη συσκευή προστασίας εισερχόμενου άκρου, είναι απαραίτητο να παρέχεται πρόσθετη λεπτή προστασία όσο το δυνατόν πιο κοντά στα ευαίσθητα φορτία. Τα φαινόμενα της αντανάκλασης των κυμάτων αυξάνονται από 10 μέτρα βλ. Διάδοση ενός κύματος κεραυνού
• τον κίνδυνο έκθεσης. Στην περίπτωση μιας πολύ εκτεθειμένης τοποθεσίας, το SPD εισερχόμενου άκρου δεν μπορεί να διασφαλίσει τόσο υψηλή ροή αστραπής όσο και αρκετά χαμηλό επίπεδο προστασίας τάσης. Συγκεκριμένα, ένα SPD τύπου 1 συνοδεύεται γενικά από ένα SPD τύπου 2.

Ο παρακάτω πίνακας στο σχήμα J21 δείχνει την ποσότητα και τον τύπο του SPD που θα δημιουργηθεί με βάση τους δύο παράγοντες που ορίζονται παραπάνω.

Εικ. J21 - Οι 4 περιπτώσεις εφαρμογής του SPD

Κατανεμημένα επίπεδα προστασίας

Διάφορα επίπεδα προστασίας του SPD επιτρέπει την κατανομή της ενέργειας μεταξύ πολλών SPD, όπως φαίνεται στο Σχήμα J22 στο οποίο παρέχονται οι τρεις τύποι SPD:

• Τύπος 1: όταν το κτίριο διαθέτει σύστημα προστασίας από κεραυνούς και βρίσκεται στο εισερχόμενο τέλος της εγκατάστασης, απορροφά πολύ μεγάλη ποσότητα ενέργειας.
• Τύπος 2: απορροφά υπολειμματικές υπερτάσεις;
• Τύπος 3: παρέχει «λεπτή» προστασία εάν είναι απαραίτητο για τον πιο ευαίσθητο εξοπλισμό που βρίσκεται πολύ κοντά στα φορτία.

Σημείωση: Τα SPD τύπου 1 και 2 μπορούν να συνδυαστούν σε ένα μόνο SPD
Εικ. J22 - Εξαιρετική αρχιτεκτονική προστασίας

Κοινά χαρακτηριστικά των SPD σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά εγκατάστασης
Μέγιστη συνεχής τάση λειτουργίας Uc

Ανάλογα με τη διάταξη γείωσης του συστήματος, η μέγιστη συνεχής τάση λειτουργίας U_C του SPD πρέπει να είναι ίσο ή μεγαλύτερο από τις τιμές που φαίνονται στον πίνακα του σχήματος J23.

Εικ. J23 - Καθορισμένη ελάχιστη τιμή U_C για SPD ανάλογα με τη διάταξη γείωσης του συστήματος (βάσει του πίνακα 534.2 του προτύπου IEC 60364-5-53)

Δ / Ε: δεν ισχύει
U: τάση γραμμής προς γραμμή του συστήματος χαμηλής τάσης
ένα. Αυτές οι τιμές σχετίζονται με τις συνθήκες σφάλματος στη χειρότερη περίπτωση, συνεπώς δεν λαμβάνεται υπόψη η ανοχή του 10%.

Οι πιο κοινές τιμές του UC επιλέγονται σύμφωνα με τη διάταξη γείωσης του συστήματος.
TT, TN: 260, 320, 340, 350 V
IT: 440, 460 V

Επίπεδο προστασίας τάσης U_P (στο Ι_n)

Το πρότυπο IEC 60364-4-44 βοηθά στην επιλογή του επιπέδου προστασίας Up για το SPD σε λειτουργία των προστατευόμενων φορτίων. Ο πίνακας του σχήματος J24 δείχνει την ικανότητα αντοχής παλμών κάθε είδους εξοπλισμού.

Εικ. J24 - Απαιτούμενη ονομαστική τάση παλμού του εξοπλισμού Uw (πίνακας 443.2 του IEC 60364-4-44)

ένα. Σύμφωνα με το IEC 60038: 2009.
σι. Αυτή η ονομαστική τάση παλμού εφαρμόζεται μεταξύ ζωντανών αγωγών και PE.
ντο. Στον Καναδά και τις ΗΠΑ, για τάσεις γείωσης υψηλότερες από 300 V, ισχύει η ονομαστική τάση παλμού που αντιστοιχεί στην επόμενη υψηλότερη τάση σε αυτήν τη στήλη.
ρε. Για λειτουργίες συστημάτων πληροφορικής στα 220-240 V, χρησιμοποιείται η σειρά 230/400, λόγω της τάσης προς τη γείωση στο σφάλμα γείωσης σε μία γραμμή.

Εικ. J25 - Κατηγορία εξοπλισμού υπέρτασης

	Εξοπλισμός της κατηγορίας υπέρτασης Είμαι κατάλληλος μόνο για χρήση στη σταθερή εγκατάσταση κτιρίων όπου εφαρμόζονται προστατευτικά μέσα εκτός του εξοπλισμού - για τον περιορισμό παροδικών υπερτάσεων στο καθορισμένο επίπεδο. Παραδείγματα τέτοιου εξοπλισμού είναι εκείνα που περιέχουν ηλεκτρονικά κυκλώματα όπως υπολογιστές, συσκευές με ηλεκτρονικά προγράμματα κ.λπ.
	Ο εξοπλισμός της κατηγορίας ΙΙ υπέρτασης είναι κατάλληλος για σύνδεση με την σταθερή ηλεκτρική εγκατάσταση, παρέχοντας έναν κανονικό βαθμό διαθεσιμότητας που απαιτείται συνήθως για τον τρέχοντα εξοπλισμό. Παραδείγματα τέτοιων εξοπλισμών είναι οικιακές συσκευές και παρόμοια φορτία.
	Ο εξοπλισμός της κατηγορίας III υπέρτασης προορίζεται για χρήση στη σταθερή εγκατάσταση κατάντη, και συμπεριλαμβανομένης της κύριας πλακέτας διανομής, παρέχοντας υψηλό βαθμό διαθεσιμότητας. Παραδείγματα τέτοιων εξοπλισμών είναι πίνακες διανομής, διακόπτες κυκλώματος, συστήματα καλωδίωσης συμπεριλαμβανομένων καλωδίων, ράβδων διαύλου, κουτιών διακλάδωσης, διακοπτών, πριζών) στη σταθερή εγκατάσταση και εξοπλισμός για βιομηχανική χρήση και ορισμένου άλλου εξοπλισμού, π.χ. σταθερών κινητήρων με μόνιμη σύνδεση με την σταθερή εγκατάσταση.
	Ο εξοπλισμός της κατηγορίας υπέρτασης IV είναι κατάλληλος για χρήση στην ή κοντά στην προέλευση της εγκατάστασης, για παράδειγμα ανάντη της κύριας πλακέτας διανομής. Παραδείγματα τέτοιων εξοπλισμών είναι μετρητές ηλεκτρικής ενέργειας, πρωτογενείς συσκευές προστασίας από ρεύματα και μονάδες ελέγχου κυματισμού.

Το "εγκατεστημένο" U_P Η απόδοση πρέπει να συγκριθεί με την ικανότητα αντοχής στην ώθηση των φορτίων.

Το SPD έχει επίπεδο προστασίας τάσης U_P αυτό είναι εγγενές, δηλαδή ορίζεται και ελέγχεται ανεξάρτητα από την εγκατάστασή του. Στην πράξη, για την επιλογή του U_P απόδοση ενός SPD, πρέπει να ληφθεί ένα περιθώριο ασφαλείας για να επιτραπούν οι υπερτάσεις που ενυπάρχουν στην εγκατάσταση του SPD (βλ. Σχήμα J26 και Σύνδεση Συσκευής Προστασίας από Τάση).

Εικ. J26 - Εγκατεστημένο U_P

Το «εγκατεστημένο» επίπεδο προστασίας τάσης U_P Γενικά υιοθετείται για την προστασία ευαίσθητου εξοπλισμού σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις 230/400 V είναι 2.5 kV (κατηγορία υπέρτασης II, βλέπε Εικ. J27).

Σημείωση:
Εάν το καθορισμένο επίπεδο προστασίας τάσης δεν μπορεί να επιτευχθεί από το SPD εισερχόμενου άκρου ή εάν τα ευαίσθητα είδη εξοπλισμού είναι απομακρυσμένα (βλ. Στοιχεία του συστήματος προστασίας # Θέση και τύπος SPD Θέση και τύπος SPD, πρέπει να εγκατασταθεί πρόσθετο συντονισμένο SPD για την επίτευξη του απαιτούμενο επίπεδο προστασίας.

Αριθμός πόλων

• Ανάλογα με τη διάταξη γείωσης του συστήματος, είναι απαραίτητο να προβλεφθεί μια αρχιτεκτονική SPD που να εξασφαλίζει προστασία σε κοινή λειτουργία (CM) και σε διαφορική λειτουργία (DM).

Εικ. J27 - Ανάγκες προστασίας σύμφωνα με τη διάταξη γείωσης του συστήματος

ένα. Η προστασία μεταξύ φάσης και ουδέτερου μπορεί είτε να ενσωματωθεί στο SPD που τοποθετείται στην αρχή της εγκατάστασης είτε να απομακρυνθεί κοντά στον εξοπλισμό που θα προστατευτεί
σι. Εάν διανέμεται ουδέτερο

Σημείωση:

Υπέρταση κοινής λειτουργίας
Μια βασική μορφή προστασίας είναι η εγκατάσταση ενός SPD σε κοινή λειτουργία μεταξύ των φάσεων και του αγωγού PE (ή PEN), ανεξάρτητα από τον τύπο της διάταξης γείωσης του συστήματος που χρησιμοποιείται.

Υπερβολική τάση διαφορικής λειτουργίας
Στα συστήματα TT και TN-S, η γείωση του ουδέτερου αποτελέσματος οδηγεί σε ασυμμετρία λόγω αντίστασης γείωσης που οδηγεί στην εμφάνιση τάσεων διαφορικού τρόπου λειτουργίας, παρόλο που η υπέρταση που προκαλείται από κεραυνούς είναι κοινή λειτουργία.

2P, 3P και 4P SPD
(βλ. Εικ. J28)
Αυτά είναι προσαρμοσμένα στα συστήματα IT, TN-C, TN-CS.
Παρέχουν προστασία απλώς από υπέρταση κοινού τύπου

Σχ. J28 - 1P, 2P, 3P, 4P SPD

1P + N, 3P + N SPD
(βλ. Εικ. J29)
Αυτά είναι προσαρμοσμένα στα συστήματα TT και TN-S.
Παρέχουν προστασία έναντι υπερτάσεων κοινής και διαφορικής λειτουργίας

Σχ. J29 - 1P + N, 3P + N SPD

Επιλογή ενός SPD τύπου 1
Παροχή ρεύματος Iimp

• Όταν δεν υπάρχουν εθνικοί κανονισμοί ή ειδικοί κανονισμοί για τον τύπο του κτηρίου που πρέπει να προστατευθεί: το ρεύμα παλμού Iimp πρέπει να είναι τουλάχιστον 12.5 kA (κύμα 10/350 μs) ανά κλάδο σύμφωνα με το IEC 60364-5-534.
• Όπου υπάρχουν κανονισμοί: το πρότυπο IEC 62305-2 ορίζει 4 επίπεδα: I, II, III και IV

Ο πίνακας στο σχήμα J31 δείχνει τα διαφορετικά επίπεδα του I_{διαβολάκι} στην κανονιστική περίπτωση.

Εικ. J30 - Βασικό παράδειγμα ισορροπημένου I_{διαβολάκι} τρέχουσα διανομή σε σύστημα 3 φάσεων

Εικ. J31 - Πίνακας Ι_{διαβολάκι} τιμές σύμφωνα με το επίπεδο προστασίας τάσης του κτιρίου (βάσει IEC / EN 62305-2)

Το Autoextinguish ακολουθεί το τρέχον I_fi

Αυτό το χαρακτηριστικό ισχύει μόνο για SPD με τεχνολογία σπινθήρα. Το autoextinguish ακολουθεί το τρέχον I_fi πρέπει να είναι πάντα μεγαλύτερο από το πιθανό ρεύμα βραχυκυκλώματος I_sc στο σημείο εγκατάστασης.

Επιλογή ενός SPD τύπου 2
Μέγιστο ρεύμα εκφόρτισης Imax

Το μέγιστο ρεύμα εκφόρτισης Imax καθορίζεται σύμφωνα με το εκτιμώμενο επίπεδο έκθεσης σε σχέση με την τοποθεσία του κτιρίου.
Η τιμή του μέγιστου ρεύματος εκφόρτισης (Imax) καθορίζεται με ανάλυση κινδύνου (δείτε τον πίνακα στο σχήμα J32).

Εικ. J32 - Συνιστώμενο μέγιστο ρεύμα εκφόρτισης Imax σύμφωνα με το επίπεδο έκθεσης

Επιλογή εξωτερικής συσκευής προστασίας βραχυκυκλώματος (SCPD)

Οι συσκευές προστασίας (θερμικό και βραχυκύκλωμα) πρέπει να συντονίζονται με το SPD για να διασφαλίζεται η αξιόπιστη λειτουργία, δηλαδή
εξασφαλίστε τη συνέχεια της υπηρεσίας:

• αντέχουν σε ρεύματα αστραπής
• δεν δημιουργεί υπερβολική υπολειμματική τάση.

εξασφαλίστε αποτελεσματική προστασία από όλους τους τύπους υπερέντασης:

• υπερφόρτωση μετά από θερμική διαφυγή του βαρίστορ.
• βραχυκύκλωμα χαμηλής έντασης (εμπέδησης)
• βραχυκύκλωμα υψηλής έντασης.

Κίνδυνοι που πρέπει να αποφεύγονται στο τέλος της ζωής των ΕΕΠ
Λόγω της γήρανσης

Στην περίπτωση φυσικού τέλους ζωής λόγω γήρανσης, η προστασία είναι θερμικού τύπου. Το SPD με βαρίστορ πρέπει να έχει εσωτερικό αποζεύκτη που απενεργοποιεί το SPD.
Σημείωση: Το τέλος της ζωής μέσω της θερμικής διαφυγής δεν αφορά SPD με σωλήνα εκκένωσης αερίου ή ενθυλακωμένο διάκενο σπινθήρα.

Λόγω σφάλματος

Οι αιτίες του τέλους ζωής λόγω βλάβης βραχυκυκλώματος είναι:

• Υπέρβαση της μέγιστης χωρητικότητας εκφόρτισης. Αυτό το σφάλμα οδηγεί σε ισχυρό βραχυκύκλωμα.
• Ένα σφάλμα λόγω του συστήματος διανομής (εναλλαγή ουδέτερου / φάσης, ουδέτερη αποσύνδεση).
• Σταδιακή επιδείνωση του βαρίστορ.
  Τα δύο τελευταία σφάλματα οδηγούν σε βραχυκύκλωμα.
  Η εγκατάσταση πρέπει να προστατεύεται από ζημιές που οφείλονται σε αυτούς τους τύπους βλαβών: ο εσωτερικός (θερμικός) αποζεύκτης που ορίζεται παραπάνω δεν έχει χρόνο να ζεσταθεί, επομένως να λειτουργήσει.
  Πρέπει να εγκατασταθεί μια ειδική συσκευή που ονομάζεται «εξωτερική συσκευή προστασίας βραχυκυκλώματος (εξωτερική SCPD)», ικανή να εξαλείψει το βραχυκύκλωμα. Μπορεί να εφαρμοστεί από ένα διακόπτη κυκλώματος ή μια ασφάλεια.

Χαρακτηριστικά του εξωτερικού SCPD

Το εξωτερικό SCPD πρέπει να συντονίζεται με το SPD. Έχει σχεδιαστεί για να ικανοποιεί τους ακόλουθους δύο περιορισμούς:

Αντέχει το αστραπικό ρεύμα

Η αντίσταση αστραπής είναι ένα βασικό χαρακτηριστικό της εξωτερικής συσκευής προστασίας βραχυκυκλώματος του SPD.
Το εξωτερικό SCPD δεν πρέπει να ταξιδεύει σε 15 διαδοχικά παλμικά ρεύματα στο In.

Το ρεύμα βραχυκυκλώματος αντέχει

• Η ικανότητα διακοπής καθορίζεται από τους κανόνες εγκατάστασης (πρότυπο IEC 60364):
  Το εξωτερικό SCPD θα πρέπει να έχει χωρητικότητα θραύσης ίση ή μεγαλύτερη από το πιθανό ρεύμα βραχυκυκλώματος Isc στο σημείο εγκατάστασης (σύμφωνα με το πρότυπο IEC 60364).
• Προστασία της εγκατάστασης από βραχυκύκλωμα
  Ειδικότερα, το σύνθετο βραχυκύκλωμα διαλύει πολλή ενέργεια και πρέπει να εξαλειφθεί πολύ γρήγορα για να αποφευχθεί ζημιά στην εγκατάσταση και στο SPD.
  Η σωστή συσχέτιση μεταξύ ενός SPD και του εξωτερικού SCPD του πρέπει να δοθεί από τον κατασκευαστή.

Τρόπος εγκατάστασης για το εξωτερικό SCPD
Συσκευή "σε σειρά"

Το SCPD περιγράφεται ως «σε σειρά» (βλ. Εικ. J33) όταν η προστασία εκτελείται από τη γενική συσκευή προστασίας του δικτύου που πρόκειται να προστατευτεί (για παράδειγμα, διακόπτης σύνδεσης πριν από μια εγκατάσταση).

Εικ. J33 - SCPD «σε σειρά»

Συσκευή "παράλληλα"

Το SCPD περιγράφεται ως «παράλληλα» (βλέπε Εικ. J34) όταν η προστασία εκτελείται ειδικά από μια συσκευή προστασίας που σχετίζεται με το SPD.

• Το εξωτερικό SCPD ονομάζεται "αποσύνδεση διακόπτη κυκλώματος" εάν η λειτουργία εκτελείται από διακόπτη.
• Ο διακόπτης αποσύνδεσης μπορεί ή δεν μπορεί να ενσωματωθεί στο SPD.

Εικ. J34 - SCPD «παράλληλα»

Σημείωση:
Στην περίπτωση SPD με σωλήνα εκκένωσης αερίου ή ενθυλακωμένο διάκενο σπινθήρα, το SCPD επιτρέπει την κοπή του ρεύματος αμέσως μετά τη χρήση.

Εγγύηση προστασίας

Το εξωτερικό SCPD πρέπει να συντονίζεται με το SPD και να δοκιμάζεται και να διασφαλίζεται από τον κατασκευαστή του SPD σύμφωνα με τις συστάσεις του προτύπου IEC 61643-11. Πρέπει επίσης να εγκατασταθεί σύμφωνα με τις συστάσεις του κατασκευαστή. Για παράδειγμα, δείτε τους πίνακες συντονισμού Electric SCPD + SPD.

Όταν αυτή η συσκευή είναι ενσωματωμένη, η συμμόρφωση με το πρότυπο προϊόντος IEC 61643-11 εξασφαλίζει φυσικά προστασία.

Εικ. J35 - SPD με εξωτερικό SCPD, μη ενσωματωμένο (iC60N + iPRD 40r) και ενσωματωμένο (iQuick PRD 40r)

Σύνοψη των εξωτερικών χαρακτηριστικών SCPD

Μια λεπτομερής ανάλυση των χαρακτηριστικών δίνεται στην ενότητα Λεπτομερή χαρακτηριστικά του εξωτερικού SCPD.
Ο πίνακας στο σχήμα J36 δείχνει, σε ένα παράδειγμα, μια περίληψη των χαρακτηριστικών σύμφωνα με τους διάφορους τύπους εξωτερικών SCPD.

Εικ. J36 - Χαρακτηριστικά της προστασίας στο τέλος του κύκλου ζωής ενός SPD τύπου 2 σύμφωνα με τα εξωτερικά SCPD

Τρόπος εγκατάστασης για το εξωτερικό SCPD	Σε σειρά	Παράλληλα
		Η ασφάλεια σχετίζεται με την ασφάλεια	Σχετικά με την προστασία διακόπτη	Ενσωματωμένη προστασία διακόπτη κυκλώματος
Προστασία από υπερτάσεις εξοπλισμού	=	=	=	=
	Τα SPD προστατεύουν τον εξοπλισμό ικανοποιητικά ανεξάρτητα από το είδος των σχετικών εξωτερικών SCPD
Προστασία της εγκατάστασης στο τέλος της διάρκειας ζωής	-	=	+	++
	Δεν είναι δυνατή η εγγύηση προστασίας	Εγγύηση κατασκευαστή		Πλήρης εγγύηση
		Η προστασία από βραχυκυκλώματα σύνθετης αντίστασης δεν διασφαλίζεται καλά	Η προστασία από βραχυκύκλωμα διασφαλίζεται τέλεια
Συνέχεια της υπηρεσίας στο τέλος της ζωής	- -	+	+	+
	Η πλήρης εγκατάσταση τερματίστηκε	Μόνο το κύκλωμα SPD είναι απενεργοποιημένο
Συντήρηση στο τέλος της ζωής του	- -	=	+	+
	Απαιτείται ο τερματισμός της εγκατάστασης	Αλλαγή ασφαλειών	Άμεση επαναφορά

Πίνακας συντονισμού SPD και συσκευής προστασίας

Ο παρακάτω πίνακας στο Σχήμα J37 δείχνει τον συντονισμό των αποσυνδεδεμένων διακοπτών (εξωτερική SCPD) για SPD τύπου 1 και 2 της μάρκας XXX Electric για όλα τα επίπεδα ρευμάτων βραχυκυκλώματος.

Ο συντονισμός μεταξύ του SPD και των αποσυνδεόμενων διακοπτών του, που υποδεικνύεται και εγγυάται από την Electric, εξασφαλίζει αξιόπιστη προστασία (αντοχή σε κεραυνό, ενισχυμένη προστασία των ρευμάτων βραχυκυκλώματος σύνθετης αντίστασης κ.λπ.)

Εικ. J37 - Παράδειγμα πίνακα συντονισμού μεταξύ των SPD και των διακοπτών αποσύνδεσης. Ανατρέχετε πάντα στους πιο πρόσφατους πίνακες που παρέχονται από τους κατασκευαστές.

Συντονισμός με συσκευές προστασίας ανάντη

Συντονισμός με συσκευές προστασίας από ρεύματα
Σε μια ηλεκτρική εγκατάσταση, το εξωτερικό SCPD είναι μια συσκευή πανομοιότυπη με τη συσκευή προστασίας: αυτό καθιστά δυνατή την εφαρμογή τεχνικών επιλεκτικότητας και επικάλυψης για τεχνική και οικονομική βελτιστοποίηση του σχεδίου προστασίας.

Συντονισμός με υπολειπόμενες τρέχουσες συσκευές
Εάν το SPD είναι εγκατεστημένο κατάντη μιας συσκευής προστασίας από διαρροές γείωσης, το τελευταίο θα πρέπει να είναι του «si» ή του επιλεκτικού τύπου με ασυλία στα ρεύματα παλμού τουλάχιστον 3 kA (τρέχον κύμα 8/20 μs).

Εγκατάσταση συσκευής προστασίας από υπερτάσεις
Σύνδεση συσκευής προστασίας από υπερτάσεις

Οι συνδέσεις ενός SPD με τα φορτία πρέπει να είναι όσο το δυνατόν συντομότερες προκειμένου να μειωθεί η τιμή του επιπέδου προστασίας τάσης (εγκατεστημένο επάνω) στους ακροδέκτες του προστατευμένου εξοπλισμού.

Το συνολικό μήκος των συνδέσεων SPD στο δίκτυο και το μπλοκ τερματικού γείωσης δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 50 cm.

Ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά για την προστασία του εξοπλισμού είναι το μέγιστο επίπεδο προστασίας τάσης (εγκατεστημένο Up) που ο εξοπλισμός μπορεί να αντέξει στους ακροδέκτες του. Κατά συνέπεια, ένα SPD πρέπει να επιλέγεται με επίπεδο προστασίας τάσης Up προσαρμοσμένο στην προστασία του εξοπλισμού (βλ. Εικ. J38). Το συνολικό μήκος των αγωγών σύνδεσης είναι

L = L1 + L2 + L3.

Για ρεύματα υψηλής συχνότητας, η αντίσταση ανά μονάδα μήκους αυτής της σύνδεσης είναι περίπου 1 μΗ / m.

Ως εκ τούτου, η εφαρμογή του νόμου του Lenz σε αυτήν τη σύνδεση: ΔU = L di / dt

Το κανονικοποιημένο κύμα ρεύματος 8/20 μs, με εύρος ρεύματος 8 kA, δημιουργεί αντίστοιχα αύξηση τάσης 1000 V ανά μέτρο καλωδίου.

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

Εικ. J38 - Συνδέσεις SPD L <50 cm

Ως αποτέλεσμα, η τάση στα τερματικά του εξοπλισμού, ο εξοπλισμός U, είναι:
Εξοπλισμός U = Πάνω + U1 + U2
Εάν L1 + L2 + L3 = 50 cm και το κύμα είναι 8/20 µs με πλάτος 8 kA, η τάση στους ακροδέκτες του εξοπλισμού θα είναι Up + 500 V.

Σύνδεση σε πλαστικό περίβλημα

Το σχήμα J39 παρακάτω δείχνει πώς να συνδέσετε ένα SPD σε πλαστικό περίβλημα.

Εικ. J39 - Παράδειγμα σύνδεσης σε πλαστικό περίβλημα

Σύνδεση σε μεταλλικό περίβλημα

Στην περίπτωση μιας διάταξης διακόπτη σε ένα μεταλλικό περίβλημα, μπορεί να είναι συνετό να συνδέσετε το SPD απευθείας στο μεταλλικό περίβλημα, με το περίβλημα να χρησιμοποιείται ως προστατευτικός αγωγός (βλέπε Εικ. J40).
Αυτή η διάταξη συμμορφώνεται με το πρότυπο IEC 61439-2 και ο κατασκευαστής της συναρμολόγησης πρέπει να βεβαιωθεί ότι τα χαρακτηριστικά του περιβλήματος καθιστούν δυνατή αυτήν τη χρήση.

Εικ. J40 - Παράδειγμα σύνδεσης σε μεταλλικό περίβλημα

Διατομή αγωγού

Η συνιστώμενη ελάχιστη διατομή αγωγού λαμβάνει υπόψη:

• Η κανονική υπηρεσία που πρέπει να παρέχεται: Ροή του κύματος αστραπής υπό μέγιστη πτώση τάσης (κανόνας 50 cm).
  Σημείωση: Σε αντίθεση με τις εφαρμογές στα 50 Hz, με το φαινόμενο της αστραπής να είναι υψηλής συχνότητας, η αύξηση της διατομής του αγωγού δεν μειώνει σημαντικά την αντίσταση υψηλής συχνότητας.
• Τα ρεύματα αντοχής στα βραχυκύκλωμα των αγωγών: Ο αγωγός πρέπει να αντιστέκεται σε ρεύμα βραχυκυκλώματος κατά τη διάρκεια του μέγιστου χρόνου διακοπής του συστήματος προστασίας.
  Το IEC 60364 συνιστά κατά την εγκατάσταση στο εισερχόμενο τέλος μια ελάχιστη διατομή:
• 4 mm2 (Cu) για σύνδεση SPD τύπου 2.
• 16 mm2 (Cu) για σύνδεση SPD τύπου 1 (παρουσία συστήματος προστασίας από κεραυνούς).

Παραδείγματα καλών και κακών εγκαταστάσεων SPD

Εικ. J41 - Παραδείγματα καλών και κακών εγκαταστάσεων SPD

Ο σχεδιασμός εγκατάστασης εξοπλισμού πρέπει να γίνεται σύμφωνα με τους κανόνες εγκατάστασης: το μήκος των καλωδίων πρέπει να είναι μικρότερο από 50 cm.

Κανόνες καλωδίωσης της συσκευής προστασίας από υπερτάσεις
Κανόνας 1

Ο πρώτος κανόνας που πρέπει να συμμορφώνεστε είναι ότι το μήκος των συνδέσεων SPD μεταξύ του δικτύου (μέσω του εξωτερικού SCPD) και του μπλοκ ακροδεκτών γείωσης δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 50 cm.
Το σχήμα J42 δείχνει τις δύο δυνατότητες σύνδεσης ενός SPD.
Εικ. J42 - SPD με ξεχωριστό ή ενσωματωμένο εξωτερικό SCPD

Κανόνας 2

Οι αγωγοί των προστατευόμενων εξερχόμενων τροφοδοτών:

• πρέπει να συνδεθεί στους ακροδέκτες του εξωτερικού SCPD ή του SPD ·
• πρέπει να διαχωρίζονται φυσικά από τους μολυσμένους εισερχόμενους αγωγούς.

Βρίσκονται στα δεξιά των ακροδεκτών του SPD και του SCPD (βλ. Σχήμα J43).

Εικ. J43 - Οι συνδέσεις των προστατευόμενων εξερχόμενων τροφοδοτών βρίσκονται στα δεξιά των τερματικών SPD

Κανόνας 3

Οι εισερχόμενες φάσεις τροφοδοσίας, οι ουδέτεροι και οι αγωγοί προστασίας (PE) πρέπει να τρέχουν το ένα δίπλα στο άλλο για να μειώσουν την επιφάνεια του βρόχου (βλ. Εικ. J44).

Κανόνας 4

Οι εισερχόμενοι αγωγοί του SPD πρέπει να είναι απομακρυσμένοι από τους προστατευμένους εξερχόμενους αγωγούς για να αποφευχθεί η ρύπανση τους μέσω ζεύξης (βλέπε Εικ. J44)

Κανόνας 5

Τα καλώδια πρέπει να καρφώνονται στα μεταλλικά μέρη του περιβλήματος (εάν υπάρχουν) προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί η επιφάνεια του βρόχου πλαισίου και συνεπώς να επωφεληθεί από ένα προστατευτικό αποτέλεσμα έναντι των διαταραχών του EM.

Σε όλες τις περιπτώσεις, πρέπει να ελεγχθεί ότι τα πλαίσια των πινάκων και των περιβλημάτων είναι γειωμένα μέσω πολύ μικρών συνδέσεων.

Τέλος, εάν χρησιμοποιούνται θωρακισμένα καλώδια, θα πρέπει να αποφεύγονται μεγάλα μήκη, διότι μειώνουν την αποτελεσματικότητα της θωράκισης (βλέπε Εικ. J44).

Εικ. J44 - Παράδειγμα βελτίωσης του EMC με μείωση των επιφανειών του βρόχου και κοινή αντίσταση σε ένα ηλεκτρικό περίβλημα

Παραδείγματα εφαρμογών προστασίας από υπερτάσεις

Παράδειγμα εφαρμογής SPD στο Supermarket

Εικ. J46 - Δίκτυο τηλεπικοινωνιών

Λύσεις και σχηματικό διάγραμμα

• Ο οδηγός επιλογής απαγωγέα υπερτάσεων κατέστησε δυνατό τον προσδιορισμό της ακριβούς τιμής του απαγωγέα υπερτάσεων στο εισερχόμενο άκρο της εγκατάστασης και της τιμής του σχετικού διακόπτη αποσύνδεσης.
• Ως ευαίσθητες συσκευές (U_{διαβολάκι} <1.5 kV) βρίσκονται σε απόσταση μεγαλύτερη των 10 μέτρων από την εισερχόμενη συσκευή προστασίας, οι απαγορευτές προστασίας από υπέρταση πρέπει να εγκατασταθούν όσο το δυνατόν πιο κοντά στα φορτία.
• Για να εξασφαλιστεί καλύτερη συνέχεια της υπηρεσίας για περιοχές ψυχρού δωματίου: θα χρησιμοποιηθούν διακόπτες κυκλώματος υπολειπόμενου ρεύματος τύπου «si» για να αποφευχθεί η ενόχληση που προκαλείται από την αύξηση του δυναμικού γης καθώς περνάει το αστραπικό κύμα.
• Για προστασία από ατμοσφαιρικές υπερτάσεις: 1, εγκαταστήστε έναν απαγωγέα υπερτάσεων στον κύριο πίνακα διανομής. 2, εγκαταστήστε έναν απαριθμητή υπερτάσεων υπέρτασης σε κάθε πίνακα διανομής (1 και 2) παρέχοντας τις ευαίσθητες συσκευές που βρίσκονται σε απόσταση μεγαλύτερη των 10 μέτρων από τον εισερχόμενο διακόπτη υπερτάσεων. 3, εγκαταστήστε έναν απαγωγέα υπερχείλισης στο δίκτυο τηλεπικοινωνιών για να προστατεύσετε τις παρεχόμενες συσκευές, για παράδειγμα, συναγερμούς πυρκαγιάς, μόντεμ, τηλέφωνα, φαξ.

Συστάσεις καλωδίωσης

• Εξασφαλίστε την ισοδυναμία των τερματικών γείωσης του κτιρίου.
• Μειώστε τις περιοχές των καλωδίων τροφοδοσίας με βρόχο.

Προτάσεις εγκατάστασης

• Εγκαταστήστε έναν απαγωγέα κύματος, I_max = 40 kA (8/20 µs) και διακόπτης αποσύνδεσης iC60 με ονομαστική τιμή 40 A.
• Εγκαταστήστε τα προστατευτικά προστασίας από υπέρταση, I_max = 8 kA (8/20 µs) και οι σχετικοί διακόπτες αποσύνδεσης iC60 με ονομαστική τιμή 10 A

Εικ. J46 - Δίκτυο τηλεπικοινωνιών

SPD για φωτοβολταϊκές εφαρμογές

Μπορεί να προκύψει υπέρταση σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις για διάφορους λόγους. Μπορεί να προκληθεί από:

• Το δίκτυο διανομής ως αποτέλεσμα κεραυνού ή οποιασδήποτε εργασίας πραγματοποιήθηκε.
• Κεραυνοί (κοντά ή σε κτίρια και φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις, ή σε αγωγούς αστραπής).
• Διακυμάνσεις στο ηλεκτρικό πεδίο λόγω κεραυνού.

Όπως όλες οι εξωτερικές κατασκευές, οι φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις εκτίθενται στον κίνδυνο αστραπής που ποικίλλει από περιοχή σε περιοχή. Πρέπει να υπάρχουν συστήματα και συσκευές πρόληψης και σύλληψης.

Προστασία με ισοδυναμική σύνδεση

Το πρώτο προστατευτικό στοιχείο που πρέπει να τεθεί σε εφαρμογή είναι ένα μέσο (αγωγός) που εξασφαλίζει ισοδυναμική σύνδεση μεταξύ όλων των αγώγιμων μερών μιας φωτοβολταϊκής εγκατάστασης.

Ο στόχος είναι να συνδέσετε όλους τους γειωμένους αγωγούς και τα μεταλλικά μέρη και έτσι να δημιουργήσετε ίσες δυνατότητες σε όλα τα σημεία του εγκατεστημένου συστήματος.

Προστασία από συσκευές προστασίας από υπερτάσεις (SPD)

Τα SPD είναι ιδιαίτερα σημαντικά για την προστασία ευαίσθητου ηλεκτρικού εξοπλισμού όπως AC / DC Inverter, συσκευές παρακολούθησης και φωτοβολταϊκές μονάδες, αλλά και άλλος ευαίσθητος εξοπλισμός που τροφοδοτείται από το δίκτυο διανομής ηλεκτρικού ρεύματος 230 VAC. Η ακόλουθη μέθοδος εκτίμησης κινδύνου βασίζεται στην αξιολόγηση του κρίσιμου μήκους Lcrit και στη σύγκριση με το L το σωρευτικό μήκος των γραμμών dc.
Απαιτείται προστασία SPD εάν L ≥ Lcrit.
Το Lcrit εξαρτάται από τον τύπο της φωτοβολταϊκής εγκατάστασης και υπολογίζεται σύμφωνα με τον ακόλουθο πίνακα (Εικ. J47):

Εικ. J47 - Επιλογή SPD DC

Το L είναι το άθροισμα:

• το άθροισμα των αποστάσεων μεταξύ του μετατροπέα και των κουτιών διακλάδωσης, λαμβάνοντας υπόψη ότι τα μήκη του καλωδίου που βρίσκονται στον ίδιο αγωγό μετράται μόνο μία φορά, και
• το άθροισμα των αποστάσεων μεταξύ του κουτιού διακλάδωσης και των σημείων σύνδεσης των φωτοβολταϊκών μονάδων που σχηματίζουν τη συμβολοσειρά, λαμβάνοντας υπόψη ότι τα μήκη του καλωδίου που βρίσκονται στον ίδιο αγωγό μετράται μόνο μία φορά.

Το Ng είναι πυκνότητα αστραπής τόξου (αριθμός απεργιών / km2 / έτος).

Εικ. J48 - Επιλογή SPD

Προστασία SPD
Τοποθεσία	Φ / Β μονάδες ή κουτιά Array		Πλευρά DC μετατροπέα	Πλευρά AC μετατροπέα		κύριος του πλοίου
	LDC			LAC		Αλεξικέραυνο
Κριτήρια	<10 μ	> 10 μ		<10 μ	> 10 μ	Ναι	Οχι
Τύπος SPD	Δεν υπάρχει ανάγκη	«SPD 1» Τύπος 2 [a]	«SPD 2» Τύπος 2 [a]	Δεν υπάρχει ανάγκη	«SPD 3» Τύπος 2 [a]	«SPD 4» Τύπος 1 [a]	«SPD 4» Πληκτρολογήστε 2 εάν Ng> 2.5 & εναέρια γραμμή

[ένα]. 1 2 3 4 Η απόσταση διαχωρισμού τύπου 1 σύμφωνα με το EN 62305 δεν παρατηρείται.

Εγκατάσταση SPD

Ο αριθμός και η θέση των SPD στην πλευρά DC εξαρτάται από το μήκος των καλωδίων μεταξύ των ηλιακών συλλεκτών και του μετατροπέα. Το SPD πρέπει να εγκατασταθεί κοντά στον μετατροπέα εάν το μήκος είναι μικρότερο από 10 μέτρα. Εάν είναι μεγαλύτερο από 10 μέτρα, απαιτείται ένα δεύτερο SPD και πρέπει να βρίσκεται στο κουτί κοντά στο ηλιακό πλαίσιο, το πρώτο βρίσκεται στην περιοχή του μετατροπέα.

Για να είναι αποτελεσματικά, τα καλώδια σύνδεσης SPD στο δίκτυο L + / L- και μεταξύ του μπλοκ τερματικού γείωσης του SPD και της γραμμής γείωσης πρέπει να είναι όσο το δυνατόν συντομότερα - λιγότερο από 2.5 μέτρα (d1 + d2 <50 cm).

Ασφαλής και αξιόπιστη παραγωγή φωτοβολταϊκής ενέργειας

Ανάλογα με την απόσταση μεταξύ του τμήματος «γεννήτριας» και του τμήματος «μετατροπής», ενδέχεται να είναι απαραίτητο να εγκαταστήσετε δύο απαγωγείς υπερτάσεων ή περισσότερα, για να διασφαλίσετε την προστασία καθενός από τα δύο μέρη.

Εικ. J49 - Θέση SPD

Τεχνικά συμπληρώματα προστασίας από υπερτάσεις

Πρότυπα προστασίας από κεραυνούς

Τα τυποποιημένα μέρη IEC 62305 1 έως 4 (NF EN 62305 μέρη 1 έως 4) αναδιοργανώνουν και ενημερώνουν τις τυπικές δημοσιεύσεις IEC 61024 (σειρά), IEC 61312 (σειρά) και IEC 61663 (σειρά) σε συστήματα αστραπής.

Μέρος 1 - Γενικές αρχές

Αυτό το μέρος παρουσιάζει γενικές πληροφορίες για τον κεραυνό και τα χαρακτηριστικά του και γενικά δεδομένα και εισάγει τα άλλα έγγραφα.

Μέρος 2 - Διαχείριση κινδύνων

Αυτό το μέρος παρουσιάζει την ανάλυση που επιτρέπει τον υπολογισμό του κινδύνου για μια δομή και τον προσδιορισμό των διαφόρων σεναρίων προστασίας, ώστε να επιτρέπεται η τεχνική και οικονομική βελτιστοποίηση.

Μέρος 3 - Φυσική ζημιά σε κατασκευές και κίνδυνος ζωής

Αυτό το μέρος περιγράφει την προστασία από άμεσες αστραπές, συμπεριλαμβανομένου του συστήματος προστασίας από κεραυνούς, του αγωγού προς τα κάτω, του αγωγού γείωσης, της ισοδυναμίας και επομένως του SPD με ισοδυναμική σύνδεση (Τύπος 1 SPD).

Μέρος 4 - Ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά συστήματα εντός δομών

Αυτό το μέρος περιγράφει την προστασία από τις επαγόμενες επιπτώσεις του κεραυνού, συμπεριλαμβανομένου του συστήματος προστασίας από SPD (Τύποι 2 και 3), θωράκιση καλωδίων, κανόνες εγκατάστασης SPD κ.λπ.

Αυτή η σειρά προτύπων συμπληρώνεται από:

• η σειρά προτύπων IEC 61643 για τον ορισμό των προϊόντων προστασίας από υπερτάσεις (βλ. Τα συστατικά ενός SPD) ·
• τη σειρά προτύπων IEC 60364-4 και -5 για την εφαρμογή των προϊόντων σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις LV (βλ. ένδειξη λήξης ζωής ενός SPD).

Τα συστατικά ενός SPD

Το SPD αποτελείται κυρίως (βλέπε Εικ. J50):

1. ένα ή περισσότερα μη γραμμικά στοιχεία: το ζωντανό μέρος (βαρίστορ, σωλήνας εκκένωσης αερίου [GDT], κ.λπ.) ·
2. μια θερμική προστατευτική συσκευή (εσωτερικός αποζεύκτης) που την προστατεύει από τη θερμική διαφυγή στο τέλος της ζωής (SPD με βαρίστορ) ·
3. δείκτη που δείχνει το τέλος της διάρκειας ζωής του ΕΕΠ · Ορισμένα SPD επιτρέπουν απομακρυσμένη αναφορά αυτής της ένδειξης.
4. ένα εξωτερικό SCPD που παρέχει προστασία έναντι βραχυκυκλωμάτων (αυτή η συσκευή μπορεί να ενσωματωθεί στο SPD).

Εικ. J50 - Διάγραμμα ενός SPD

Η τεχνολογία του ζωντανού μέρους

Διάφορες τεχνολογίες είναι διαθέσιμες για την εφαρμογή του ζωντανού μέρους. Καθένα έχει πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα:

• Δίοδοι Zener;
• Ο σωλήνας εκκένωσης αερίου (ελεγχόμενος ή μη ελεγχόμενος).
• Το βαρίστορ (βαρίστορ οξειδίου του ψευδαργύρου [ZOV]).

Ο παρακάτω πίνακας δείχνει τα χαρακτηριστικά και τις διευθετήσεις 3 κοινών τεχνολογιών.

Εικ. J51 - Συνοπτικός πίνακας απόδοσης

Συστατικό	Σωλήνας εκκένωσης αερίου (GDT)	Ενθυλακωμένο διάκενο σπινθήρων	Βαρίστορ οξειδίου του ψευδαργύρου	GDT και βαρίστορ σε σειρά	Ενθυλακωμένο διάκενο σπινθήρων και βαρίστορ παράλληλα
Χαρακτηριστικά:
Λειτουργία λειτουργίας	Μεταγωγή τάσης	Μεταγωγή τάσης	Περιορισμός τάσης	Τάση-εναλλαγή και-περιορισμός σε σειρά	Εναλλαγή τάσης και-περιορισμός παράλληλα
Καμπύλες λειτουργίας
Εφαρμογή	Δίκτυο τηλεπικοινωνιών Δίκτυο LV (σχετίζεται με βαρίστορ)	Δίκτυο LV	Δίκτυο LV	Δίκτυο LV	Δίκτυο LV
Τύπος SPD	Πληκτρολογήστε 2	Πληκτρολογήστε 1	Τύπος 1 ή Τύπος 2	Τύπος 1+ Τύπος 2	Τύπος 1+ Τύπος 2

Ένδειξη λήξης ζωής ενός SPD

Οι δείκτες στο τέλος του κύκλου ζωής τους συνδέονται με τον εσωτερικό αποζεύκτη και το εξωτερικό SCPD του SPD για να ενημερώσουν τον χρήστη ότι ο εξοπλισμός δεν προστατεύεται πλέον από υπερτάσεις τάσης ατμοσφαιρικής προέλευσης.

Τοπική ένδειξη

Αυτή η λειτουργία απαιτείται γενικά από τους κωδικούς εγκατάστασης. Η ένδειξη στο τέλος της διάρκειας ζωής δίνεται από μια ένδειξη (φωτεινή ή μηχανική) στον εσωτερικό αποζεύκτη ή / και στον εξωτερικό SCPD.

Όταν το εξωτερικό SCPD υλοποιείται από μια συσκευή ασφαλειών, είναι απαραίτητο να παρέχεται μια ασφάλεια με έναν επιτιθέμενο και μια βάση εξοπλισμένη με σύστημα ενεργοποίησης για να διασφαλιστεί αυτή η λειτουργία.

Ενσωματωμένος διακόπτης αποσύνδεσης

Ο μηχανικός δείκτης και η θέση της λαβής ελέγχου επιτρέπουν τη φυσική ένδειξη στο τέλος της διάρκειας ζωής.

Τοπική ένδειξη και απομακρυσμένη αναφορά

Το iQuick PRD SPD της επωνυμίας XXX Electric είναι τύπου "έτοιμο για καλώδιο" με ενσωματωμένο διακόπτη αποσύνδεσης.

Τοπική ένδειξη

Το iQuick PRD SPD (βλέπε Εικ. J53) είναι εξοπλισμένο με τοπικούς δείκτες μηχανικής κατάστασης:

• η (κόκκινη) μηχανική ένδειξη και η θέση της λαβής διακόπτη αποσύνδεσης υποδεικνύουν διακοπή του SPD ·
• η (κόκκινη) μηχανική ένδειξη σε κάθε φυσίγγιο υποδεικνύει το τέλος της διάρκειας ζωής του φυσιγγίου.

Εικ. J53 - iQuick PRD 3P + N SPD της μάρκας XXX Electric

Απομακρυσμένη αναφορά

(βλ. Εικ. J54)

Το iQuick PRD SPD είναι εξοπλισμένο με μια ένδειξη επαφής που επιτρέπει την απομακρυσμένη αναφορά:

• φυσίγγιο στο τέλος της ζωής
• ένα φυσίγγιο που λείπει και όταν έχει τοποθετηθεί ξανά στη θέση του ·
• σφάλμα στο δίκτυο (βραχυκύκλωμα, αποσύνδεση ουδέτερης, φάσης / ουδέτερης αντιστροφής).
• τοπική χειροκίνητη εναλλαγή.

Ως αποτέλεσμα, η απομακρυσμένη παρακολούθηση της κατάστασης λειτουργίας των εγκατεστημένων SPD καθιστά δυνατή τη διασφάλιση ότι αυτές οι προστατευτικές συσκευές σε κατάσταση αναμονής είναι πάντα έτοιμες για λειτουργία.

Εικ. J54 - Εγκατάσταση ενδεικτικής λυχνίας με iQuick PRD SPD

Εικ. J55 - Απομακρυσμένη ένδειξη της κατάστασης SPD χρησιμοποιώντας το Smartlink

Συντήρηση στο τέλος της ζωής του

Όταν η ένδειξη στο τέλος του κύκλου ζωής υποδεικνύει τη διακοπή λειτουργίας, πρέπει να αντικατασταθεί το SPD (ή η εν λόγω κασέτα).

Στην περίπτωση του iQuick PRD SPD, η συντήρηση διευκολύνεται:

• Το φυσίγγιο στο τέλος της ζωής του (θα αντικατασταθεί) αναγνωρίζεται εύκολα από το Τμήμα Συντήρησης.
• Το φυσίγγιο στο τέλος της ζωής του μπορεί να αντικατασταθεί με απόλυτη ασφάλεια, διότι μια συσκευή ασφαλείας απαγορεύει το κλείσιμο του διακόπτη αποσύνδεσης, εάν λείπει ένα φυσίγγιο.

Λεπτομερή χαρακτηριστικά του εξωτερικού SCPD

Το τρέχον κύμα αντέχει

Το τρέχον κύμα αντέχει τις δοκιμές σε εξωτερικά SCPD δείχνουν τα εξής:

• Για μια δεδομένη βαθμολογία και τεχνολογία (NH ή κυλινδρική ασφάλεια), η τρέχουσα ικανότητα αντοχής κύματος είναι καλύτερη με μια ασφάλεια τύπου Μ (προστασία κινητήρα) από ότι με μια ασφάλεια τύπου gG (γενική χρήση).
• Για μια δεδομένη βαθμολογία, η τρέχουσα ικανότητα αντοχής κύματος είναι καλύτερη με ένα διακόπτη κυκλώματος από ότι με μια ασφάλεια. Το σχήμα J56 παρακάτω δείχνει τα αποτελέσματα των δοκιμών αντοχής κύματος τάσης:
• Για την προστασία ενός SPD που ορίζεται για Imax = 20 kA, το εξωτερικό SCPD που θα επιλεγεί είναι είτε MCB 16 A είτε Fuse aM 63 A, Σημείωση: σε αυτήν την περίπτωση, το Fuse gG 63 A δεν είναι κατάλληλο.
• για την προστασία ενός SPD που ορίζεται για Imax = 40 kA, το εξωτερικό SCPD που θα επιλεγεί είναι είτε MCB 40 A είτε Fuse aM 125 A,

Εικ. J56 - Σύγκριση δυνατοτήτων αντοχής κύματος τάσης SCPD για το I_max = 20 kA και I_max = 40 kA

Εγκατεστημένο επίπεδο προστασίας τάσης

Γενικά:

• Η πτώση τάσης στους ακροδέκτες ενός διακόπτη είναι υψηλότερη από εκείνη των ακροδεκτών μιας συσκευής ασφάλειας. Αυτό συμβαίνει επειδή η σύνθετη αντίσταση των εξαρτημάτων του διακόπτη (θερμικές και μαγνητικές συσκευές ενεργοποίησης) είναι υψηλότερη από εκείνη μιας ασφάλειας.

Ωστόσο:

• Η διαφορά μεταξύ των πτώσεων τάσης παραμένει μικρή για ρεύματα που δεν υπερβαίνουν τα 10 kA (95% των περιπτώσεων).
• Το εγκατεστημένο επίπεδο προστασίας τάσης λαμβάνει επίσης υπόψη την αντίσταση καλωδίωσης. Αυτό μπορεί να είναι υψηλό στην περίπτωση μιας τεχνολογίας ασφαλειών (συσκευή προστασίας απομακρυσμένη από το SPD) και χαμηλή στην περίπτωση μιας τεχνολογίας διακόπτη κυκλώματος (διακόπτης κυκλώματος κοντά και ακόμη και ενσωματωμένος στο SPD).

Σημείωση: Το εγκατεστημένο επίπεδο προστασίας τάσης είναι το άθροισμα των πτώσεων τάσης:

• στο SPD ·
• στο εξωτερικό SCPD.
• στην καλωδίωση του εξοπλισμού

Προστασία από βραχυκύκλωμα σύνθετης αντίστασης

Ένα βραχυκύκλωμα σύνθετης αντίστασης διαλύει πολλή ενέργεια και πρέπει να εξαλειφθεί πολύ γρήγορα για να αποφευχθεί ζημιά στην εγκατάσταση και στο SPD.

Το σχήμα J57 συγκρίνει το χρόνο απόκρισης και τον περιορισμό ενέργειας ενός συστήματος προστασίας από μια ασφάλεια 63 A aM και ένα διακόπτη 25 A.

Αυτά τα δύο συστήματα προστασίας έχουν την ίδια ικανότητα αντοχής ρεύματος 8/20 μs (27 kA και 30 kA αντίστοιχα).

Εικ. J57 - Σύγκριση καμπυλών χρόνου / ρεύματος και περιορισμών ενέργειας για διακόπτη κυκλώματος και ασφάλεια με την ίδια ικανότητα αντοχής ρεύματος 8/20 μs

Πολλαπλασιασμός κύματος αστραπής

Τα ηλεκτρικά δίκτυα είναι χαμηλής συχνότητας και, ως αποτέλεσμα, η διάδοση του κύματος τάσης είναι στιγμιαία σε σχέση με τη συχνότητα του φαινομένου: σε οποιοδήποτε σημείο ενός αγωγού, η στιγμιαία τάση είναι η ίδια.

Το κεραυνό είναι ένα φαινόμενο υψηλής συχνότητας (αρκετές εκατοντάδες kHz έως MHz):

• Το κεραυνό διαδίδεται κατά μήκος ενός αγωγού με μια συγκεκριμένη ταχύτητα σε σχέση με τη συχνότητα του φαινομένου. Ως αποτέλεσμα, σε οποιαδήποτε δεδομένη στιγμή, η τάση δεν έχει την ίδια τιμή σε όλα τα σημεία του μέσου (βλ. Εικ. J58).

Εικ. J58 - Διάδοση ενός κεραυνού σε έναν αγωγό

• Η αλλαγή του μέσου δημιουργεί ένα φαινόμενο διάδοσης ή / και ανάκλασης του κύματος ανάλογα με:

1. τη διαφορά σύνθετης αντίστασης μεταξύ των δύο μέσων ·
2. τη συχνότητα του προοδευτικού κύματος (απόκλιση του χρόνου ανόδου στην περίπτωση παλμού) ·
3. το μήκος του μέσου.

Ειδικά στην περίπτωση της ολικής αντανάκλασης, η τιμή τάσης μπορεί να διπλασιαστεί.

Παράδειγμα: η περίπτωση προστασίας από ένα SPD

Η μοντελοποίηση του φαινομένου που εφαρμόζεται σε ένα αστραπές κύματα και οι δοκιμές στο εργαστήριο έδειξαν ότι ένα φορτίο που τροφοδοτείται από καλώδιο 30 m προστατευμένο προς τα πάνω από ένα SPD στην τάση Up διατηρεί, λόγω φαινομένων ανάκλασης, μέγιστη τάση 2 x U_P (βλέπε Εικ. J59). Αυτό το κύμα τάσης δεν είναι ενεργητικό.

Εικ. J59 - Αντανάκλαση ενός αστραπής κύματος κατά τον τερματισμό ενός καλωδίου

Διορθωτικά μέτρα

Από τους τρεις παράγοντες (διαφορά αντίστασης, συχνότητα, απόσταση), ο μόνος που μπορεί πραγματικά να ελεγχθεί είναι το μήκος του καλωδίου μεταξύ του SPD και του φορτίου που πρέπει να προστατευτεί. Όσο μεγαλύτερο είναι αυτό το μήκος, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντανάκλαση.

Γενικά, για τα μέτωπα υπέρτασης που αντιμετωπίζονται σε ένα κτίριο, τα φαινόμενα ανάκλασης είναι σημαντικά από 10 m και μπορούν να διπλασιάσουν την τάση από 30 m (βλ. Εικ. J60).

Είναι απαραίτητο να εγκαταστήσετε ένα δεύτερο SPD σε καλή προστασία εάν το μήκος του καλωδίου υπερβαίνει τα 10 m μεταξύ του SPD εισερχόμενου άκρου και του εξοπλισμού που πρέπει να προστατευτεί.

Εικ. J60 - Μέγιστη τάση στο άκρο του καλωδίου ανάλογα με το μήκος του προς τα εμπρός της τάσης συμβάντος = 4kV / us

Παράδειγμα ηλεκτρικού ρεύματος στο σύστημα TT

Η κοινή λειτουργία SPD μεταξύ φάσης και PE ή φάσης και PEN είναι εγκατεστημένη οποιουδήποτε τύπου διάταξη γείωσης συστήματος (βλ. Εικ. J61).

Η ουδέτερη αντίσταση γείωσης R1 που χρησιμοποιείται για τους πυλώνες έχει χαμηλότερη αντίσταση από την αντίσταση γείωσης R2 που χρησιμοποιείται για την εγκατάσταση.

Το ρεύμα αστραπής θα ρέει μέσω του κυκλώματος ABCD στη γη μέσω της ευκολότερης διαδρομής. Θα περάσει από τα βαρίστορ V1 και V2 σε σειρά, προκαλώντας διαφορική τάση ίση με το διπλάσιο της τάσης Up του SPD (U_P1 + U_P2) να εμφανίζεται στους ακροδέκτες A και C στην είσοδο της εγκατάστασης σε ακραίες περιπτώσεις.

Εικ. J61 - Μόνο κοινή προστασία

Για την αποτελεσματική προστασία των φορτίων μεταξύ Ph και N, πρέπει να μειωθεί η τάση διαφορικής λειτουργίας (μεταξύ A και C).

Επομένως χρησιμοποιείται μια άλλη αρχιτεκτονική SPD (βλέπε Εικ. J62)

Το ρεύμα αστραπής ρέει μέσω του κυκλώματος ABH το οποίο έχει χαμηλότερη σύνθετη αντίσταση από το κύκλωμα ABCD, καθώς η σύνθετη αντίσταση του εξαρτήματος που χρησιμοποιείται μεταξύ Β και Η είναι μηδενική (διάκενο σπινθήρα γεμάτο με αέριο). Σε αυτήν την περίπτωση, η διαφορική τάση είναι ίση με την υπολειπόμενη τάση του SPD (U_P2).

Εικ. J62 - Κοινή και διαφορική προστασία