Piksevoolu pinge ja ülepinge kaitse

Piksevoolu pinge ja ülepinge kaitse

Atmosfääri päritolu ülepinge
Ülepinge definitsioonid

Ühe pinge (süsteemis) pinge ühe faasijuhtme ja maanduse vahel või faasijuhtmete vahel, mille tippväärtus ületab vastava kõrgeima pinge piiki seadmete määratlemiseks rahvusvahelisest elektrotehnika sõnastikust (IEV 604-03-09)

Erinevat tüüpi ülepinge

Ülepinge on pinge impulss või laine, mis asetatakse võrgu nimipingele (vt joonis J1)

Seda tüüpi ülepinge iseloomustab (vt joonis J2):

• tõusuaeg tf (μs);
• gradient S (kV / μs).

Ülepinge häirib seadmeid ja tekitab elektromagnetilist kiirgust. Pealegi põhjustab ülepinge (T) kestus elektriahelates energia piigi, mis võib seadmeid hävitada.
Joonis J2 - ülepinge peamised omadused

Nelja tüüpi ülepinge võib elektripaigaldisi ja koormusi häirida:

• Lülitushüpped: kõrgsageduslikud ülepinged või purunemishäired (vt joonis J1), mis on põhjustatud elektrivõrgu püsiseisundi muutumisest (jaotusseadme töötamise ajal).
• Toitesageduse ülepinge: võrguga sama sagedusega ülepinge (50, 60 või 400 Hz), mis on põhjustatud võrgu püsivast olekumuutustest (rikke tagajärjel: isolatsiooniviga, nulljuhtme purunemine jne).
• Elektrostaatilise laengu põhjustatud ülepinge: akumuleerunud elektrilaengute tühjenemisest põhjustatud väga lühikese väga suure sagedusega ülepinge (mõni nanosekund) (näiteks isoleerivate taldadega vaibal kõndiv inimene laetakse elektriliselt mitme kilovoldise pingega).
• Atmosfääri päritolu ülepinge.

Atmosfääri päritolu ülepinge omadused

Pikselöögid mõnes joonises: välguhood annavad ülimalt suure hulga impulssiga elektrienergiat (vt joonis J4)

• mitme tuhande ampriga (ja mitu tuhat volti)
• kõrge sagedusega (umbes 1 megahertsi)
• lühiajaline (mikrosekundist millisekundini)

Ajavahemikus 2000 kuni 5000 tormi on kogu maailmas pidevalt moodustumas. Nende tormidega kaasnevad pikselöögid, mis kujutavad tõsist ohtu inimestele ja varustusele. Piksevälgud tabasid maad keskmiselt 30–100 lööki sekundis ehk 3 miljardit välgulööki aastas.

Joonise J3 tabelis on toodud mõned välgulöögi väärtused koos nende tõenäosusega. Nagu näha, on 50% välgulöökidest vool üle 35 kA ja 5% voolust üle 100 kA. Pikselöögiga edastatud energia on seetõttu väga kõrge.

Joonis J3 - IEC 62305-1 standardi (2010 - tabel A.3) antud välgulagede näited

Joonis J4 - välguvoolu näide

Välk põhjustab ka palju tulekahjusid, peamiselt põllumajanduspiirkondades (majade hävitamine või kasutuskõlbmatuks muutmine). Kõrghooned on eriti altid välgule.

Mõju elektripaigaldistele

Välk kahjustab eelkõige elektri- ja elektroonikasüsteeme: trafosid, elektriarvesteid ja elektriseadmeid nii elu- kui ka tööstusruumides.

Piksest põhjustatud kahjustuste kõrvaldamise kulud on väga kõrged. Kuid on väga raske hinnata tagajärgi:

• arvutitele ja telekommunikatsioonivõrkudele põhjustatud häired;
• programmeeritavate loogikakontrolleri programmide ja juhtimissüsteemide käitamisel tekkinud vead.

Pealegi võivad töökadude kulud olla palju suuremad kui hävinud seadmete väärtus.

Pikselöögi löögid

Välk on kõrgsageduslik elektriline nähtus, mis põhjustab kõigi juhtivate esemete, eriti elektrikaablite ja seadmete ülepinge.

Pikselöögid võivad hoone elektrilisi (ja / või elektroonilisi) süsteeme mõjutada kahel viisil:

• pikselöögi otsese mõjuga hoonele (vt joonis J5 a);
• välgulöögi kaudne mõju hoonele:
• Pikselöök võib langeda hoonet varustavale õhuliinile (vt joonis J5 b). Ülevool ja ülepinge võivad löögipunktist levida mitu kilomeetrit.
• Pikselöök võib langeda elektriliini lähedale (vt joonis J5 c). See on piksevoolu elektromagnetkiirgus, mis tekitab elektrivõrgus suure voolu ja ülepinge. Kahel viimasel juhul edastab ohtlikud voolud ja pinged elektrivõrgu kaudu.

Pikselöök võib hoone lähedal kukkuda (vt joonis J5 d). Maa potentsiaal löögipunkti ümber tõuseb ohtlikult.

Joonis J5 - erinevat tüüpi välgulöögid

Kõigil juhtudel võivad tagajärjed elektripaigaldistele ja koormustele olla dramaatilised.

Joonis J6 - välgulöögi tagajärg

Välk langeb kaitsmata hoonele.	Välk langeb õhuliini lähedale.	Välk langeb hoone lähedale.
Piksevool voolab maale hoone enam-vähem juhtivate konstruktsioonide kaudu, millel on väga hävitav mõju: termilised mõjud: materjalide vägivaldne ülekuumenemine, põhjustades tulekahju mehaanilised mõjud: struktuurne deformatsioon termiline süttimine: äärmiselt ohtlik nähtus tuleohtlike või plahvatusohtlike materjalide (süsivesinikud, tolm jne) juuresolekul	Piksevool tekitab jaotussüsteemis elektromagnetilise induktsiooni kaudu ülepinge. Need ülepinge levivad mööda joont hoonete sees olevate elektriseadmeteni.	Pikselöök tekitab samalaadseid liigpingeid kui kirjeldatud vastandid. Lisaks tõuseb piksevool maast tagasi elektripaigaldiseni, põhjustades seeläbi seadmete rikkeid.
Hoone ja selle sees olevad installatsioonid hävitatakse üldiselt	Ehitisesisesed elektripaigaldised on tavaliselt hävinud.

Erinevad levimisviisid

Tavaline režiim

Pingestatud juhtmete ja maa vahel ilmuvad ühismooduses ülepinge: faas-maa või null-maa (vt joonis J7). Need on ohtlikud eriti seadmetele, mille raam on maaga ühendatud dielektrilise lagunemise ohu tõttu.

Joonis J7 - tavaline režiim

Diferentsiaalrežiim

Pingestatud juhtmete vahel ilmnevad diferentsiaalrežiimis ülepinge:

faasist faasi või faasist neutraalsesse (vt joonis J8). Need on eriti ohtlikud elektroonikaseadmetele, tundlikule riistvarale nagu arvutisüsteemid jne.

Joonis J8 - diferentsiaalrežiim

Pikselaine iseloomustus

Nähtuste analüüs võimaldab määratleda piksevoolu- ja pingelainete tüübid.

• IEC standardites käsitletakse kahte tüüpi voolulainet:
• 10/350 µs laine: otsese välgulöögi praeguste lainete iseloomustamiseks (vt joonis J9);

Joonis J9 - 10/350 µs praegune laine

• 8/20 µs laine: praeguse laine iseloomustamiseks kaudse välgulöögi korral (vt joonis J10).

Joonis J10 - 8/20 µs praegune laine

Neid kahte tüüpi piksevoolulainet kasutatakse SPD-de testide (IEC standard 61643-11) ja seadmete piksevoolude suhtes vastupidavuse määramiseks.

Praeguse laine tippväärtus iseloomustab välgulöögi intensiivsust.

Pikselöökide tekitatud ülepinge iseloomustab 1.2 / 50 µs pingelaine (vt joonis J11).

Seda tüüpi pingelaineid kasutatakse selleks, et kontrollida, kas seadmed taluvad atmosfääri põhjustatud ülepinge (impulsspinge vastavalt IEC 61000-4-5).

Joonis J11 - 1.2 / 50 µs pingelaine

Piksekaitse põhimõte
Piksekaitse üldreeglid

Pikselöögiohu vältimise kord
Ehitise välgumõju eest kaitsmise süsteem peab sisaldama järgmist:

• konstruktsioonide kaitse otseste välgulöökide eest;
• elektripaigaldiste kaitse otseste ja kaudsete välgulöökide eest.

Peamine põhimõte pikselöögiohu eest kaitsmiseks on takistada häiriva energia jõudmist tundlikesse seadmetesse. Selle saavutamiseks on vaja:

• püüdke välguvool kinni ja suunake see maale kõige otsemat teed pidi (vältides tundlike seadmete lähedust);
• teostada käitise potentsiaaliühtlustus; See potentsiaaliühtlustus toimub juhtmete ühendamise teel, mida täiendavad ülepingekaitseseadmed (SPD) või sädemevahed (nt antennimasti sädemevahe).
• minimeerida tekitatud ja kaudseid mõjusid SPD-de ja / või filtrite paigaldamise abil. Ülepinge kõrvaldamiseks või piiramiseks kasutatakse kahte kaitsesüsteemi: neid tuntakse hoone kaitsesüsteemina (hoonete väliskülgedel) ja elektripaigaldiste kaitsesüsteemidena (hoonete sisekülgedel).

Ehitiste kaitsesüsteem

Hoonete kaitsesüsteemi ülesanne on kaitsta seda otseste välgulöökide eest.
Süsteem koosneb:

• püüdeseade: piksekaitsesüsteem;
• allavoolujuhtmed, mis on ette nähtud välguvoolu maale viimiseks;
• “Varese jala” maa juhtmed on omavahel ühendatud;
• ühendused kõigi metallraamide (potentsiaaliühtlustus) ja maandusjuhtmete vahel.

Kui piksevool voolab juhis, võib selle ja selle läheduses asuvate maaga ühendatud kaadrite vahel ilmneda potentsiaalseid erinevusi, viimane võib põhjustada hävitavaid välke.

Piksekaitsesüsteemi 3 tüüpi
Kasutatakse kolme tüüpi hoonekaitset:

Piksevarras (lihtne varras või käivitussüsteemiga)

Piksevarras on metallist püüdmise ots, mis on paigutatud hoone ülaossa. Seda maandab üks või mitu juhti (sageli vaskribad) (vt joonis J12).

Joonis J12 - piksevarras (lihtne varras või käivitussüsteemiga)

Pingestatud juhtmetega piksevarras

Need juhtmed on venitatavad kaitstava konstruktsiooni kohal. Neid kasutatakse spetsiaalsete konstruktsioonide kaitsmiseks: raketiheitepiirkonnad, sõjalised rakendused ja kõrgepinge õhuliinide kaitse (vt joonis J13).

Joonis J13 - juhtmed

Piksevõrk võrgusilma puuriga (Faraday puur)

See kaitse hõlmab arvukate maandusjuhtmete / -lintide asetamist sümmeetriliselt kogu hoone ümber. (vt joonis J14).

Seda tüüpi piksekaitsesüsteemi kasutatakse väga avatud hoonetes, kus asuvad väga tundlikud seadmed, näiteks arvutiruumid.

Joonis J14 - võrgusilma puur (Faraday puur)

Ehitise kaitse tagajärjed elektripaigaldise seadmetele

50% hoone kaitsesüsteemi väljalülitatud voolust tõuseb tagasi elektripaigaldise maandusvõrkudesse (vt joonis J15): raamide potentsiaalne tõus ületab väga sageli juhtmete isolatsioonitaluvuse võimet erinevates võrkudes ( LV, telekommunikatsioon, videokaabel jne).

Veelgi enam, allavoolujuhtmete kaudu voolav vool tekitab elektripaigaldises indutseeritud ülepinge.

Seetõttu ei kaitse hoone kaitsesüsteem elektripaigaldist: seepärast on kohustuslik ette näha elektripaigaldise kaitsesüsteem.

Joonis J15 - otsese välgu tagasivool

Piksekaitse - elektripaigaldise kaitsesüsteem

Elektripaigaldise kaitsesüsteemi peamine eesmärk on piirata ülepinge seadmete jaoks vastuvõetavate väärtustega.

Elektripaigaldise kaitsesüsteem koosneb:

• üks või mitu SPD-d sõltuvalt hoone konfiguratsioonist;
• potentsiaaliühtlustus: avatud võrgu juhtivate osade metallvõrk.

Täitmine

Ehitise elektri- ja elektroonikasüsteemide kaitsmise kord on järgmine.

Otsige teavet

• Tehke kindlaks kõik tundlikud koormused ja nende asukoht hoones.
• Tehke kindlaks elektri- ja elektroonikasüsteemid ning nende vastavad hoonesse sisenemise kohad.
• Kontrollige, kas hoonel või selle läheduses on piksekaitsesüsteem.
• Tutvuge hoone asukoha suhtes kehtivate eeskirjadega.
• Hinnake pikselöökide riski vastavalt geograafilisele asukohale, toiteallika tüübile, pikselöögi tihedusele jne.

Lahenduse juurutamine

• Paigaldage raami külge võrgujuhtmed.
• Paigaldage SPD LV sissetulevasse jaotuskilpi.
• Paigaldage täiendav SPD igasse tundlike seadmete läheduses asuvasse alajaotusplaati (vt joonis J16).

Joonis J16 - näide suuremahulise elektripaigaldise kaitsest

Ülepingekaitseseade (SPD)

Ülepinge kaitseseadmeid (SPD) kasutatakse elektrivarustusvõrkude, telefonivõrkude ning side- ja automaatjuhtimisbussi jaoks.

Ülepingekaitseseade (SPD) on osa elektripaigaldise kaitsesüsteemist.

See seade on toiteallikas ühendatud paralleelselt koormustega, mida see peab kaitsma (vt joonis J17). Seda saab kasutada ka kõikidel toitevõrgu tasanditel.

See on kõige sagedamini kasutatav ja tõhusam liigpinge kaitse tüüp.

Joonis J17 - paralleelselt kaitsesüsteemi põhimõte

Paralleelselt ühendatud SPD-l on kõrge impedants. Kui süsteemis ilmub mööduv ülepinge, väheneb seadme impedants, nii et SPD kaudu juhitakse ülepinge vool, möödudes tundlikest seadmetest.

Põhimõte

SPD eesmärk on piirata atmosfäärist tulenevaid mööduvaid ülepinge ja suunata voolulained maale, et piirata selle ülepinge amplituudi väärtuseni, mis pole elektripaigaldise ning elektriliste jaotus- ja juhtimisseadmete jaoks ohtlik.

SPD välistab ülepinged

• tavarežiimis faasi ja neutraali või maa vahel;
• diferentsiaalrežiimis faasi ja neutraali vahel.

Tööpiiri ületava ülepinge korral tuleb SPD

• juhib energiat maale ühises režiimis;
• jaotab energiat teistele pingestatud juhtidele diferentsiaalrežiimis.

Kolm SPD tüüpi

Tippige 1 SPD
1. tüüpi SPD on soovitatav teenindussektori ja tööstushoonete puhul, mida kaitseb piksekaitsesüsteem või võrgusilma puur.
See kaitseb elektripaigaldisi otseste välgulöökide eest. See suudab maavoolujuhtmest võrgujuhtmetesse leviva välgu tagasivoolu tühjendada.
1. tüüpi SPD-d iseloomustab 10/350 µs praegune laine.

Tippige 2 SPD
2. tüüpi SPD on kõigi madalpinge elektripaigaldiste peamine kaitsesüsteem. Igasse elektrikilpi paigaldatuna hoiab see ära ülepinge leviku elektripaigaldistes ja kaitseb koormusi.
2. tüüpi SPD-d iseloomustab 8/20 µs praegune laine.

Tippige 3 SPD
Nendel SPD-del on madal tühjendusvõime. Seetõttu tuleb need kohustuslikult paigaldada 2. tüüpi SPD täiendusena ja tundlike koormuste lähedusse.
3. tüüpi SPD-d iseloomustab pingelainete (1.2 / 50 μs) ja voolulainete (8/20 μs) kombinatsioon.

SPD normatiivne määratlus

Joonis J18 - SPD standard definitsioon

Märkus 1: eksisteerib T1 + T2 SPD (või tüüp 1 + 2 SPD), mis ühendab koormuste kaitset otseste ja kaudsete välgulöökide eest.

Märkus 2: osa T2 SPD võib deklareerida ka kui T3

SPD omadused

Rahvusvaheline standard IEC 61643-11, väljaanne 1.0 (03/2011) määratleb madalpinge jaotussüsteemidega ühendatud SPD omadused ja testid (vt joonis J19).

Rohelisena on SPD garanteeritud tööulatus.
Joonis J19 - varistoriga SPD aeg / voolutunnus

Ühised omadused

• U_C: Maksimaalne pidev tööpinge. See on vahelduv- või alalisvoolu pinge, mille ületamisel SPD aktiveerub. See väärtus valitakse nimipinge ja süsteemi maanduskorralduse järgi.
• U_P: Pinge kaitse tase (I_n). See on SPD klemmide maksimaalne pinge, kui see on aktiivne. See pinge saavutatakse, kui SPD-s voolav vool on võrdne In. Valitud pingekaitse tase peab olema alla koormuste taluvuse ülepinge talumise. Pikselöökide korral jääb SPD klemmide pinge üldjuhul alla U_P.
• In: nominaalne tühjendusvool. See on 8/20 µs lainekuju voolu tippväärtus, mida SPD suudab tühjendada vähemalt 19 korda.

Miks on In oluline?
In vastab nominaalsele tühjendusvoolule, mida SPD talub vähemalt 19 korda: suurem In väärtus tähendab SPD pikemat eluiga, seetõttu on tungivalt soovitatav valida suuremad väärtused kui minimaalne kehtestatud väärtus 5 kA.

Tippige 1 SPD

• I_võrukael: Impulssvool. See on 10/350 µs lainekuju voolu tippväärtus, mida SPD suudab vähemalt üks kord tühjaks laadida.

Miks ma olen_võrukael oluline
IEC 62305 standard nõuab kolmefaasilise süsteemi maksimaalset impulsivoolu väärtust 25 kA pooluse kohta. See tähendab, et 3P + N võrgu puhul peaks SPD vastu pidama maandusliidest tulenevast maksimaalsest koguimpulsist 100 kA.

• I_fi: Automaatne kustutus jälgib voolu. Kohaldatav ainult sädemevahe tehnoloogia puhul. See on vool (50 Hz), mida SPD suudab pärast välklambi ise katkestada. See vool peab alati olema suurem kui potentsiaalne lühisevool paigalduskohas.

Tippige 2 SPD

• Imax: maksimaalne tühjendusvool. See on 8/20 µs lainekuju voolu tippväärtus, mida SPD suudab üks kord tühjendada.

Miks on Imax oluline?
Kui võrrelda 2 SPD-d sama In-ga, kuid erineva Imax-iga: kõrgema Imax-väärtusega SPD-l on kõrgem “ohutusvaru” ja see suudab vastu pidada kõrgemale pingevoolule kahjustamata.

Tippige 3 SPD

• U_OC: III klassi (tüüp 3) katsete ajal rakendatud avatud vooluringi pinge.

peamised rakenduste

• Madalpinge SPD. Selle terminiga tähistatakse nii tehnoloogia kui ka kasutamise seisukohalt väga erinevaid seadmeid. Madalpinge SPD-d on modulaarsed, et neid saaks hõlpsasti LV-jaotuskilpide sisse paigaldada. On ka toitepistikutele kohandatavaid SPD-sid, kuid nende seadmete tühjendusmaht on väike.

• SPD sidevõrkudele. Need seadmed kaitsevad telefonivõrke, kommutatsioonivõrke ja automaatjuhtimisvõrke (siini) väljastpoolt tulevate (välk) ja elektrivarustusvõrgusiseste (saasteainete, jaotusseadmete töö jne) ülepinge eest. Sellised SPD-d on paigaldatud ka RJ11, RJ45, ... pistikutesse või integreeritud koormustesse.

märkused

1. Testimisjärjestus vastavalt standardile IEC 61643-11 SPD-le, mis põhineb MOV-il (varistor). Kokku 19 impulssi I juures_n:

• Üks positiivne impulss
• Üks negatiivne impulss
• 15 impulssi on sünkroniseeritud iga 30 ° juures 50 Hz pingel
• Üks positiivne impulss
• Üks negatiivne impulss

2. 1. tüüpi SPD puhul pärast 15 impulssi punktis I_n (vt eelmist märkust):

• Üks impulss 0.1 x I juures_võrukael
• Üks impulss 0.25 x I juures_võrukael
• Üks impulss 0.5 x I juures_võrukael
• Üks impulss 0.75 x I juures_võrukael
• Üks impulss minus_võrukael

Elektripaigaldise kaitsesüsteemi projekteerimine
Elektripaigaldise kaitsesüsteemi projekteerimisreeglid

Ehitise elektripaigaldise kaitsmiseks kehtivad valiku lihtsad reeglid

• SPD (d);
• selle kaitsesüsteem.

Elektrijaotussüsteemi peamised omadused, mida kasutatakse välkkaitsesüsteemi määratlemiseks ja ehitise elektripaigaldise kaitsmiseks SPD valimiseks, on järgmised:

• SPD
• SPD kogus
• tüüp
• kokkupuute tase SPD maksimaalse tühjendusvoolu Imax määratlemiseks.
• Lühisekaitseseade
• maksimaalne tühjendusvool Imax;
• lühisevool Isc paigalduskohas.

Alloleval joonisel J20 toodud loogika diagramm illustreerib seda disainireeglit.

Joonis J20 - kaitsesüsteemi valimise loogika diagramm

Muud SPD valiku omadused on elektripaigaldise jaoks eelnevalt määratletud.

• pooluste arv SPD-s;
• pingekaitse tase U_P;
• U_C: Maksimaalne pidev tööpinge.

Selles alajaotises Elektripaigaldise kaitsesüsteemi ülesehitus kirjeldatakse üksikasjalikumalt kaitsesüsteemi valimise kriteeriume vastavalt paigaldise omadustele, kaitstavatele seadmetele ja keskkonnale.

Kaitsesüsteemi elemendid

SPD tuleb alati paigaldada elektripaigalduse alguspunkti.

SPD asukoht ja tüüp

Installimise algusesse paigaldatava SPD tüüp sõltub sellest, kas piksekaitsesüsteem on olemas või mitte. Kui hoones on piksekaitsesüsteem (vastavalt standardile IEC 62305), tuleks paigaldada 1. tüüpi SPD.

Paigalduse sissetulevasse otsa paigaldatud SPD jaoks on IEC 60364 installistandardites sätestatud järgmiste kahe omaduse miinimumväärtused:

• Nominaalne tühjendusvool I_n = 5 kA (8/20) us;
• Pingekaitse tase U_P(I juures_n) <2.5 kV.

Paigaldatavate täiendavate SPD-de arv määratakse järgmiselt:

• saidi suurus ja juhtmete paigaldamise keerukus. Suurtel saitidel on hädavajalik paigaldada SPD iga alamjaotuskarbi sissetulevasse otsa.
• kaugus, mis eraldab sissetulevast otsakaitseseadmest kaitstavaid tundlikke koormusi. Kui koormad asuvad sissetuleva otsa kaitseseadmest rohkem kui 10 meetri kaugusel, on vaja tagada täiendav peenkaitse võimalikult tundlike koormuste lähedal. Lainete peegeldumise nähtused suurenevad 10 meetrilt vt Välgulaine levik
• kokkupuute oht. Väga avatud ala puhul ei saa sissetuleva otsaga SPD tagada nii suurt välguvoolu kui ka piisavalt madalat pingekaitset. Eelkõige on 1. tüüpi SPD-ga kaasas 2. tüüpi SPD.

Allpool oleval joonisel J21 olevas tabelis on näidatud kahe eespool määratletud teguri põhjal loodava SPD kogus ja tüüp.

Joonis J21 - SPD rakendamise neli juhtumit

Kaitse jaotatud tasemed

Mitmed SPD kaitsetasemed võimaldavad energiat jaotada mitme SPD vahel, nagu on näidatud joonisel J22, kus on ette nähtud kolm SPD tüüpi:

• 1. tüüp: kui hoone on varustatud piksekaitsesüsteemiga ja asub seadme sissetulevas otsas, neelab see väga suure hulga energiat;
• 2. tüüp: neelab jääkpinge;
• Tüüp 3: tagab vajaduse korral "peene" kaitse kõige tundlikumatele seadmetele, mis asuvad koormate lähedal.

Märkus: 1. ja 2. tüüpi SPD saab ühendada ühte SPD-sse
Joonis J22 - peenkaitse arhitektuur

SPD-de ühised omadused vastavalt paigalduse omadustele
Maksimaalne pidev tööpinge Uc

Sõltuvalt süsteemi maanduskorraldusest on maksimaalne pidev tööpinge U_C SPD väärtus peab olema võrdne või suurem kui joonisel J23 tabelis näidatud väärtus.

Joonis J23 - U eeldatav minimaalne väärtus_C SPD-de jaoks sõltuvalt süsteemi maanduskorraldusest (põhineb IEC 534.2-60364-5 standardi tabelil 53)

Ei kohaldata
U: madalpingesüsteemi liin-pinge
a. need väärtused on seotud halvimate juhtumite rikketingimustega, seetõttu ei võeta arvesse tolerantsi 10%.

UC levinumad väärtused, mis on valitud vastavalt süsteemi maanduskorraldusele.
TT, TN: 260, 320, 340, 350 V
IT: 440, 460 V

Pingekaitse tase U_P (I juures_n)

IEC 60364-4-44 standard aitab valida SPD kaitsetase Up vastavalt kaitstavatele koormustele. Joonise J24 tabelis on ära toodud igat tüüpi seadmete impulssitaluvus.

Joonis J24 - seadmete nõutav nimimpulsspinge Uw (IEC 443.2-60364-4 tabel 44)

a. Vastavalt IEC 60038: 2009.
b. Nimetatud impulsspinge rakendatakse pinge all olevate juhtide ja PE vahel.
c. Kanadas ja USA-s kehtib maapinge üle 300 V korral impulss nimipinge, mis vastab selle veeru järgmisele kõrgemale pingele.
d. IT-süsteemide tööks 220–240 V pingel tuleb kasutada rida 230/400, mis on tingitud ühe liini maanduspinge maandusest.

Joonis J25 - seadmete liigpinge kategooria

	I liigpingekategooria seadmed sobivad kasutamiseks ainult hoonete statsionaarses paigalduses, kus väljaspool seadmeid rakendatakse kaitsevahendeid - et piirata mööduvaid ülepinge kindlaksmääratud tasemeni. Selliste seadmete näideteks on seadmed, mis sisaldavad elektroonilisi vooluringe, nagu arvutid, elektrooniliste programmidega seadmed jne.
	II ülepinge kategooria seadmed sobivad ühendamiseks püsielektripaigaldisega, tagades voolu kasutavate seadmete jaoks tavaliselt vajaliku kättesaadavusastme. Sellised seadmed on näiteks kodumasinad ja muud sarnased koormad.
	III ülepinge kategooria seadmed on ette nähtud põhijaotusplaadist allavoolu paiknevas püsipaigaldises, sealhulgas peajaotusplaadist, tagades kõrge kättesaadavuse. Selliste seadmete näideteks on jaotuskilbid, kaitselülitid, juhtmesüsteemid, sealhulgas kaablid, siinid, harukarbid, lülitid, pistikupesad) fikseeritud paigalduses ning tööstuslikuks kasutamiseks mõeldud seadmed ja mõned muud seadmed, nt statsionaarsed mootorid püsiühendus püsipaigaldisega.
	IV kategooria ülepinge seadmed sobivad kasutamiseks käitise päritolus või selle läheduses, näiteks peajaotusplaadist ülesvoolu. Selliste seadmete näideteks on elektriarvestid, esmased ülevoolukaitseseadmed ja pulsatsiooniga juhtimisseadmed.

"Installitud" U_P jõudlust tuleks võrrelda koormuste impulssitaluvusega.

SPD-l on pingekaitse tase U_P see on sisemine, st määratletud ja testitud sõltumata selle paigaldamisest. Praktikas U valimiseks_P SPD jõudluse tagamiseks tuleb SPD paigaldamisel esinevate ülepingete arvessevõtmiseks võtta ohutusvaru (vt joonis J26 ja ülepingekaitseseadme ühendamine).

Joonis J26 - paigaldatud U_P

„Paigaldatud” pingekaitse tase U_P üldiselt tundlike seadmete kaitseks 230/400 V elektripaigaldistes on 2.5 kV (II liigpinge kategooria, vt joonis J27).

Märge:
Kui sissetuleva otsaga SPD-ga ei õnnestu ettenähtud pingekaitse taset saavutada või kui tundlikud seadmed on kaugel (vt. Kaitsesüsteemi elemendid # SPD asukoht ja tüüp SPD asukoht ja tüüp, tuleb paigaldada täiendav kooskõlastatud SPD nõutav kaitsetase.

Pooluste arv

• Sõltuvalt süsteemi maanduskorraldusest on vaja ette näha SPD arhitektuur, mis tagab kaitse ühismooduses (CM) ja diferentsiaalrežiimis (DM).

Joonis J27 - kaitsevajadused vastavalt süsteemi maanduskorraldusele

a. Faasi ja neutraali vahelist kaitset saab integreerida SPD-sse, mis on paigutatud käitise alguspunkti, või paigutada kaitstava seadme lähedale
b. Kui jaotatud on neutraalsed

Märge:

Ühisrežiimis ülepinge
Kaitse põhivorm on SPD paigaldamine faaside ja PE (või PEN) juhi vahel ühisrežiimi, olenemata kasutatava süsteemi maanduskorralduse tüübist.

Diferentsiaalrežiimis ülepinge
TT ja TN-S süsteemides põhjustab neutraali maandamine maa impedantside tõttu asümmeetria, mis viib diferentsiaalrežiimi pingete ilmnemiseni, kuigi välgulöögist tingitud ülepinge on tavaline.

2P, 3P ja 4P SPD-d
(vt joonis J28)
Need on kohandatud IT, TN-C, TN-CS süsteemidega.
Need pakuvad kaitset ainult tavalise režiimi ülepinge eest

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

1P + N, 3P + N SPD-d
(vt joonis J29)
Need on kohandatud TT ja TN-S süsteemidega.
Need pakuvad kaitset tavalise režiimi ja diferentsiaalrežiimi ülepinge eest

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

1. tüüpi SPD valik
Impulssvool Iimp

• Kui kaitstava ehitise tüübi kohta pole siseriiklikke eeskirju ega erieeskirju, peab impulssvool Iimp olema vähemalt 12.5 kA (10/350 µs laine) haru kohta vastavalt standardile IEC 60364-5-534.
• Kehtivate eeskirjade korral: standard IEC 62305-2 määratleb neli taset: I, II, III ja IV

Joonisel J31 olev tabel näitab I erinevaid tasemeid_võrukael regulatiivsel juhul.

Joonis J30 - tasakaalustatud I põhinäide_võrukael voolujaotus 3-faasilises süsteemis

Joonis J31 - I tabel_võrukael väärtused vastavalt hoone pingekaitse tasemele (põhineb IEC / EN 62305-2)

Automaatne kustutus järgige voolu I_fi

See omadus on kohaldatav ainult sädemete tehnoloogiaga SPD-de puhul. Automaatne kustutus järgib voolu I_fi peab alati olema suurem kui potentsiaalne lühisvool I_sc paigalduskohas.

2. tüüpi SPD valik
Maksimaalne tühjendusvool Imax

Maksimaalne tühjendusvool Imax on määratletud vastavalt hinnangulisele kokkupuutetasemele hoone asukoha suhtes.
Maksimaalse tühjendusvoolu (Imax) väärtus määratakse riskianalüüsiga (vt tabelit joonisel J32).

Joonis J32 - soovitatav maksimaalne tühjendusvool Imax vastavalt särituse tasemele

Välise lühisekaitseseadme (SCPD) valik

Usaldusväärse töö tagamiseks tuleb kaitseseadmed (termiline ja lühis) kooskõlastada SPD-ga
teenuse järjepidevuse tagamiseks:

• taluma piksevoolulainet
• ei tekita liigset jääkpinget.

tagada tõhus kaitse igat liiki ülevoolu eest:

• ülekoormus pärast varistori termilist põgenemist;
• väikese intensiivsusega lühis (impedant);
• kõrge intensiivsusega lühis.

SPD kasutusea lõpus välditavad riskid
Vananemise tõttu

Vananemisest tingitud eluea loomuliku lõppemise korral on kaitse termilist tüüpi. Varistoritega SPD-l peab olema sisemine lahklüliti, mis blokeerib SPD.
Märkus: Kasutusea lõpp läbi termilise põgenemise ei puuduta gaaslahendustoruga või kapseldatud sädemevahega SPD-d.

Rikke tõttu

Lühiserikkest tingitud eluea lõppemise põhjused on:

• Maksimaalne tühjendusmaht on ületatud. Selle rikke tagajärjel tekib tugev lühis.
• Viga jaotussüsteemist (null / faasi ümberlülitus, neutraalne lahtiühendamine).
• Varistori järkjärguline halvenemine.
  Kaks viimast riket põhjustavad impedantse lühise.
  Paigaldus peab olema kaitstud seda tüüpi riketest tulenevate kahjustuste eest: ülalkirjeldatud sisemisel (termilisel) lahklülil pole aega soojeneda ja seega töötada.
  Paigaldada tuleks spetsiaalne seade nimega „väline lühisekaitseseade (väline SCPD)“, mis suudab lühise kõrvaldada. Seda saab rakendada kaitselüliti või kaitsmeseadme abil.

Välise SCPD omadused

Väline SCPD tuleks kooskõlastada SPD-ga. See on kavandatud vastama kahele järgmisele piirangule:

Piksevool peab vastu

Piksevool talub SPD välise lühisekaitseseadme olulist omadust.
Väline SCPD ei tohi siseneda 15 järjestikusele impulssvoolule sisendis.

Lühisvool talub

• Murdumisvõime määratakse kindlaks paigalduseeskirjadega (IEC 60364 standard):
  Välise SCPD katkestusvõime peaks olema võrdne või suurem kui eeldatav lühisvool Isc paigalduspunktis (vastavalt standardile IEC 60364).
• Paigaldise kaitse lühiste eest
  Eelkõige hajutab impedantne lühis palju energiat ja see tuleks paigalduse ja SPD kahjustuste vältimiseks väga kiiresti kõrvaldada.
  Õige seos SPD ja selle välise SCPD vahel peab olema tootja.

Välise SCPD installirežiim
Seade "seerias"

SCPD-d kirjeldatakse kui „järjestikku“ (vt joonis J33), kui kaitset teostab kaitstava võrgu üldkaitseseade (näiteks ühenduslüliti käitise ees).

Joonis J33 - SCPD "seerias"

Seade on paralleelselt

Kui kaitset teostab spetsiaalselt SPD-ga seotud kaitseseade, kirjeldatakse SCPD-d paralleelselt (vt joonis J34).

• Kui funktsiooni täidab kaitselüliti, nimetatakse välist SCPD-d kaitselülitiks.
• Ühenduslüliti võib SPD-sse olla integreeritud või mitte.

Joonis J34 - SCPD "paralleelselt"

Märge:
Gaaslahendustoruga või kapseldatud sädemevahega SPD korral võimaldab SCPD voolu kohe pärast kasutamist katkestada.

Kaitse garantii

Väline SCPD tuleks kooskõlastada SPD-ga ning SPD tootja katsetada ja garanteerida vastavalt standardi IEC 61643-11 soovitustele. Samuti tuleks see paigaldada vastavalt tootja soovitustele. Näitena vaadake Electric SCPD + SPD kooskõlastustabeleid.

Kui see seade on integreeritud, tagab loomulikult kaitse vastavus tootestandardile IEC 61643-11.

Joonis J35 - välise SCPD-ga integreerimata (iC60N + iPRD 40r) ja integreeritud (iQuick PRD 40r) SPD-d

SCPD väliste omaduste kokkuvõte

Tunnuste üksikasjalik analüüs on esitatud jaotises Välise SCPD üksikasjalikud omadused.
Joonisel J36 olev tabel näitab näitena omaduste kokkuvõtet vastavalt erinevat tüüpi välisele SCPD-le.

Joonis J36 - 2. tüüpi SPD eluea lõppkaitse omadused vastavalt välistele SCPD-dele

Välise SCPD installirežiim	Seeriatena	Paralleelselt
		Kaitsmetega seotud	Kaitselüliti kaitse on seotud	Kaitselüliti kaitse integreeritud
Seadmete liigpingekaitse	=	=	=	=
	SPD-d kaitsevad seadmeid rahuldavalt, olenemata sellest, millist tüüpi väline SCPD on
Paigalduse kaitse kasutusea lõppedes	-	=	+	++
	Kaitse garantii pole võimalik	Tootja garantii		Täielik garantii
		Kaitse impedantsi lühiste eest pole hästi tagatud	Kaitse lühiste eest on suurepäraselt tagatud
Teenuse järjepidevus elu lõpul	- -	+	+	+
	Kogu install on suletud	Ainult SPD ahel on välja lülitatud
Hooldus eluea lõpus	- -	=	+	+
	Vajalik on installi seiskamine	Kaitsmete vahetus	Kohene lähtestamine

SPD ja kaitseseadmete kooskõlastustabel

Allpool oleval joonisel J37 toodud tabelis on näidatud kaitselülitite (välise SCPD) koordineerimine kaubamärgi XXX Electric 1. ja 2. tüüpi SPD-de jaoks kõigi lühisvoolude jaoks.

Koordineerimine SPD ja selle kaitselülitite vahel, mille on näidanud ja garanteerinud Electric, tagab usaldusväärse kaitse (pikselainetaluvus, impedantsi lühisvoolude tugevdatud kaitse jne)

Joonis J37 - näide SPD-de ja nende ühenduslülitite vahel olevast koordinatsioonitabelist Alati vaadake tootjate viimaseid tabeleid.

Kooskõlastamine ülesvoolu kaitseseadmetega

Koordineerimine ülevoolukaitsevahenditega
Elektripaigaldises on väline SCPD seade, mis on identne kaitseseadmega: see võimaldab kaitseplaani tehniliseks ja majanduslikuks optimeerimiseks rakendada selektiivsust ja kaskaadtehnikat.

Koordineerimine jääkvooluseadmetega
Kui SPD on paigaldatud maavoolu lekkekaitseseadmest allavoolu, peaks see olema „si“ või selektiivset tüüpi, impulssivoolude puutumatusega vähemalt 3 kA (8/20 μs voolulainet).

Ülepingekaitseseadme paigaldamine
Ülepinge kaitseseadme ühendamine

SPD ühendused koormustega peaksid olema võimalikult lühikesed, et vähendada kaitstud seadmete klemmide pingekaitsetaseme (paigaldatud Up) väärtust.

SPD-võrkude ja maandusklemmiploki ühenduste kogupikkus ei tohiks ületada 50 cm.

Seadmete kaitse üks olulisi omadusi on maksimaalne pingekaitse tase (paigaldatud üles), millele seade oma terminalides vastu peab. Vastavalt sellele tuleks valida SPD, mille pingekaitse tase Up on kohandatud seadmete kaitseks (vt joonis J38). Ühendusjuhtmete kogupikkus on

L = L1 + L2 + L3.

Kõrgsageduslike voolude korral on selle ühenduse takistus pikkuse ühiku kohta umbes 1 µH / m.

Seega rakendades selle seose kohta Lenzi seadust: ΔU = L di / dt

Normaliseeritud 8/20 µs voolulaine voolu amplituudiga 8 kA tekitab vastavalt 1000 V pinge tõusu kaabli meetri kohta.

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

Joonis J38 - SPD ühendused L <50 cm

Selle tulemusena on seadmete terminalide U-seadmete pinge:
U varustus = üles + U1 + U2
Kui L1 + L2 + L3 = 50 cm ja laine on 8/20 µs amplituudiga 8 kA, on seadmete klemmide pinge Up + 500 V.

Ühendus plastkarbis

Allpool olev joonis J39 näitab, kuidas SPD-d plastkarbis ühendada.

Joonis J39 - näide ühendusest plastkarbis

Ühendus metallkarbis

Metallkarbis oleva jaotusseadme sõlme korral võib olla mõistlik ühendada SPD otse metallkarbiga, kusjuures kaitset juhina kasutatakse korpust (vt joonis J40).
See kokkulepe vastab standardile IEC 61439-2 ja montaaži tootja peab veenduma, et korpuse omadused võimaldavad seda kasutada.

Joonis J40 - näide ühendusest metallkarbis

Dirigendi ristlõige

Soovitatav minimaalne juhi ristlõige võtab arvesse:

• Pakutav tavaline teenus: piksevoolu laine vool maksimaalse pingelanguse all (reegel 50 cm).
  Märkus: Erinevalt 50 Hz sagedusega rakendustest, kus välk on kõrge sagedusega, ei vähenda juhi ristlõike suurenemine selle kõrgsageduslikku impedanssi.
• Juhid peavad vastu lühisvooludele: juht peab kaitsesüsteemi maksimaalse väljalülitusaja jooksul vastu pidama lühisvoolule.
  IEC 60364 soovitab paigaldamisel sissetuleva otsa minimaalset ristlõiget:
• 4 mm2 (Cu) 2. tüüpi SPD ühendamiseks;
• 16 mm2 (Cu) 1. tüüpi SPD ühendamiseks (piksekaitsesüsteemi olemasolu).

Näited headest ja halbadest SPD installidest

Joonis J41 - näited headest ja halbadest SPD installidest

Seadmete paigaldamine peaks toimuma vastavalt paigaldusreeglitele: kaablite pikkus peab olema alla 50 cm.

Ülepingekaitseseadme kaabeldusreeglid
Reegel 1

Esimene reegel, mida järgida, on see, et SPD-ühenduse pikkus võrgu (välise SCPD kaudu) ja maandusklemmiploki vahel ei tohiks ületada 50 cm.
Joonisel J42 on näidatud SPD ühendamise kaks võimalust.
Joonis J42 - eraldi või integreeritud välise SCPD-ga SPD

Reegel 2

Kaitstud väljuvate sööturite juhid:

• peaks olema ühendatud välise SCPD või SPD klemmidega;
• tuleks eraldada saastunud sissetulevatest juhtmetest füüsiliselt.

Need asuvad SPD ja SCPD klemmidest paremal (vt joonis J43).

Joonis J43 - kaitstud väljuvate sööturite ühendused on SPD terminalidest paremal

Reegel 3

Silmapinna vähendamiseks peaksid sissetulevad sööturi faasi-, null- ja kaitsejuhid (PE) sõitma üksteise kõrval (vt. J44).

Reegel 4

SPD sissetulevad juhid peaksid olema kaitstud väljuvatest juhtmetest kaugel, et vältida nende ühendamise teel saastumist (vt joonis J44).

Reegel 5

Kaablid tuleks kinnitada korpuse metallosade (kui neid on) vastu, et minimeerida raamisilma pinda ja seega saada kasu EM-häirete eest varjestavast efektist.

Kõigil juhtudel tuleb kontrollida, kas jaotuskilpide ja korpuste raamid on maandatud väga lühikeste ühenduste kaudu.

Lõpuks tuleks varjestatud kaablite kasutamisel vältida suuri pikkusi, kuna need vähendavad varjestuse efektiivsust (vt joonis J44).

Joonis J44 - näide elektromagnetilise ühilduvuse parendamisest silmuse pindade vähendamise ja üldise impedantsi abil elektrikarbis

Ülepinge kaitse Rakenduse näited

SPD rakenduse näide Supermarketis

Joonis J46 - telekommunikatsioonivõrk

Lahendused ja skeem

• Liigpingepiiriku valiku juhend on võimaldanud kindlaks määrata liigpingepiiriku täpse väärtuse paigalduse sissetulevas otsas ja sellega seotud lahklüliti väärtuse.
• Tundlike seadmetena (U_võrukael <1.5 kV) asuvad sissetulevast kaitseseadmest rohkem kui 10 m kaugusel, peenkaitse liigpingepiirikud tuleb paigaldada koormustele võimalikult lähedale.
• Külmkambrites töötamise parema järjepidevuse tagamiseks kasutatakse välklaine läbimisel maapotentsiaali suurenemisest põhjustatud häirivate komistuste vältimiseks „si” tüüpi jääkvoolulülitit.
• Kaitse atmosfääri ületavate pingete eest: 1, paigaldage peajaotuskilpi liigpingepiirik. 2, paigaldage igasse jaotuskilpi (1 ja 2) peenkaitsega liigpingepiirik, mis varustab tundlikke seadmeid, mis asuvad sissetulevast ülepingepiirikust kaugemal kui 10 meetrit. 3, paigaldage telekommunikatsioonivõrku liigpingepiirik tarnitavate seadmete, näiteks tulekahjusignalisatsiooni, modemi, telefoni, faksi kaitsmiseks.

Kaabeldussoovitused

• Tagage hoone maandusotste võrdväärsus.
• Vähendage kontuuriga toiteallika alasid.

Paigaldamise soovitused

• Paigaldage liigpingepiirik, I_max = 40 kA (8/20 µs) ja iC60 kaitselüliti nimipingega 40 A.
• Paigaldage peenkaitsega liigpingepiirikud, I_max = 8 kA (8/20 µs) ja sellega seotud iC60-kaitselülitid nimipingega 10 A

Joonis J46 - telekommunikatsioonivõrk

SPD fotogalvaanilistele rakendustele

Elektripaigaldistes võib erinevatel põhjustel tekkida ülepinge. Selle võib põhjustada:

• Jaotusvõrk välgu või mis tahes tehtud töö tagajärjel.
• Pikselöögid (läheduses või hoonete ja päikesepaneelide paigaldamisel või piksejuhtmetel).
• Piksest tingitud variatsioonid elektriväljas.

Nagu kõik väliskonstruktsioonid, puutuvad ka PV-seadmed kokku välguriskiga, mis on piirkonniti erinev. Ennetavad ja vahistamissüsteemid ja -seadmed peaksid olema paigas.

Kaitse potentsiaaliühtlustusega

Esimene kasutusele võetud kaitse on keskkond (juht), mis tagab potentsiaaliühtlustuse PV-installi kõigi juhtivate osade vahel.

Eesmärk on siduda kõik maandatud juhid ja metallosad ning luua paigaldatud süsteemi kõigis punktides võrdne potentsiaal.

Kaitse liigpingekaitsevahenditega (SPD)

SPD-d on eriti olulised tundlike elektriseadmete, nagu vahelduvvoolu / alalisvoolu muunduri, seireseadmete ja päikesemoodulite, aga ka muude tundlike seadmete kaitsmiseks, mida toidab 230 VAC elektrivõrk. Järgmine riskianalüüsi meetod põhineb kriitilise pikkuse Lcrit hindamisel ja selle võrdlemisel L dc-joonte kumulatiivse pikkusega.
SPD kaitse on vajalik, kui L ≥ Lcrit.
Lcrit sõltub PV-installi tüübist ja arvutatakse järgmises tabelis (joonis J47):

Joonis J47 - SPD alalisvoolu valik

L on:

• muunduri (te) ja jaotuskarbi (de) vaheliste vahemaade summa, võttes arvesse, et samas juhtmes asuva kaabli pikkusi arvestatakse ainult üks kord, ja
• ühenduskarbi ja stringi moodustavate fotogalvaaniliste moodulite ühenduspunktide vaheliste vahemaade summa, võttes arvesse, et samas juhtmes paikneva kaabli pikkusi arvestatakse ainult üks kord.

Ng on kaare välgutihedus (löökide arv / km2 / aasta).

Joonis J48 - SPD valik

SPD kaitse
asukoht	PV moodulid või massiivi lahtrid		Inverter alalisvoolu pool	Inverter vahelduvvoolu pool		Peamooduli
	LDC			LAC		Valgusvarda
Kriteeriumid	<10 m	> 10 m		<10 m	> 10 m	Jah	Ei
SPD tüüp	Pole vajadust	„SPD 1” Tüüp 2 [a]	„SPD 2” Tüüp 2 [a]	Pole vajadust	„SPD 3” Tüüp 2 [a]	„SPD 4” Tüüp 1 [a]	„SPD 4” Tüüp 2, kui Ng> 2.5 ja õhuliin

[a]. 1 2 3 4 1. tüübi eralduskaugust vastavalt standardile EN 62305 ei järgita.

SPD installimine

SPD-de arv ja asukoht alalisvoolu poolel sõltub päikesepaneelide ja inverteri vaheliste kaablite pikkusest. SPD tuleks paigaldada inverteri lähedusse, kui pikkus on alla 10 meetri. Kui see on suurem kui 10 meetrit, on vajalik teine ​​SPD, mis peaks asuma päikesepaneeli lähedal asuvas kastis, esimene asub inverteri piirkonnas.

Tõhususe tagamiseks peavad SPD ühenduskaablid L + / L- võrku ning SPD maandusklemmi ja maaväljaku vahel olema võimalikult lühikesed - vähem kui 2.5 meetrit (d1 + d2 <50 cm).

Ohutu ja usaldusväärne fotogalvaaniline energia tootmine

Sõltuvalt „generaatori” osa ja „muundamise” osa vahelisest kaugusest võib mõlema osa kaitse tagamiseks olla vajalik paigaldada vähemalt kaks liigpingepiirikut.

Joonis J49 - SPD asukoht

Ülepinge kaitse tehnilised lisandid

Piksekaitse standardid

IEC 62305 standardiosad 1–4 (NF EN 62305 osad 1–4) korraldab ja ajakohastab piksekaitsesüsteemide standardväljaandeid IEC 61024 (seeria), IEC 61312 (seeria) ja IEC 61663 (seeria).

1. osa - Üldpõhimõtted

Selles osas esitatakse üldteave välgu ja selle omaduste ning üldandmete kohta ning tutvustatakse muid dokumente.

2. osa - riskijuhtimine

Selles osas esitatakse analüüs, mis võimaldab arvutada struktuuri riski ja määrata kindlaks erinevad kaitsestsenaariumid, et võimaldada tehnilist ja majanduslikku optimeerimist.

3. osa - struktuuride füüsiline kahjustamine ja eluoht

See osa kirjeldab kaitset otseste välgulöökide eest, sealhulgas piksekaitsesüsteemi, allapoole juhitud juhtmeid, maandusjuhtmeid, potentsiaaliühtlust ja seega potentsiaaliühtlustusega SPD (tüüp 1 SPD).

4. osa - Elektri- ja elektroonikasüsteemid konstruktsioonides

Selles osas kirjeldatakse kaitset välgu põhjustatud mõjude eest, sealhulgas SPD kaitsesüsteemi (tüübid 2 ja 3), kaablite varjestust, SPD paigaldamise reegleid jne.

Seda standardite sarja täiendatakse järgmisega:

• IEC 61643 seeria standardid liigpingekaitsevahendite määratlemiseks (vt SPD komponendid);
• standardite IEC 60364-4 ja -5 standardid toodete rakendamiseks LV elektripaigaldistes (vt SPD kasutusea lõppu).

SPD komponendid

SPD koosneb peamiselt (vt joonis J50):

1. üks või mitu mittelineaarset komponenti: pingestatud osa (varistor, gaaslahendustoru [GDT] jne);
2. termokaitseseade (sisemine lahklüliti), mis kaitseb seda termilise põgenemise eest eluea lõpus (varistoriga SPD);
3. näitaja, mis näitab SPD eluea lõppu; Mõned SPD-d võimaldavad selle näidustuse kaugaruandlust;
4. väline SCPD, mis kaitseb lühiste eest (selle seadme saab integreerida SPD-sse).

Joonis J50 - SPD skeem

Otseosa tehnoloogia

Otseosa rakendamiseks on saadaval mitu tehnoloogiat. Neil kõigil on eelised ja puudused:

• Zeneri dioodid;
• Gaaslahendustoru (kontrollitav või mitte);
• Varistor (tsinkoksiidi varistor [ZOV]).

Alltoodud tabel näitab kolme tavaliselt kasutatava tehnoloogia omadusi ja paigutust.

Joonis J51 - tulemuslikkuse kokkuvõtlik tabel

Komponent	Gaaslahendustoru (GDT)	Kapseldatud sädemevahe	Tsinkoksiidi varistor	GDT ja varistor seerias	Kapseldatud sädemevahe ja varistor paralleelselt
omadused
Töörežiim	Pinge ümberlülitamine	Pinge ümberlülitamine	Pinge piiramine	Pinge vahetamine ja piiramine jadamisi	Paralleelselt pinge vahetamine ja piiramine
Töökõverad
taotlus	Telekommunikatsioonivõrk LV võrk (seotud varistoriga)	LV võrk	LV võrk	LV võrk	LV võrk
SPD tüüp	kirjuta 2	kirjuta 1	1. tüüp või 2. tüüp	Tüüp 1+ tüüp 2	Tüüp 1+ tüüp 2

SPD kasutusea lõpu märge

Kasutuselt kõrvaldatud indikaatorid on seotud SPD sisemise lahklüliti ja välise SCPD-ga, et teavitada kasutajat sellest, et seade pole enam atmosfääri põhjustatud ülepinge eest kaitstud.

Kohalik näidustus

Seda funktsiooni nõuavad üldjuhul installikoodid. Eluea lõpu tähise annab sisemine lahklüliti ja / või väline SCPD indikaator (helendav või mehaaniline).

Kui välist SCPD-d rakendab sulavkaitseseade, on selle funktsiooni tagamiseks vaja ette näha kaitsmega koos kaitseraud ja kaitsesüsteemiga varustatud alus.

Integreeritud kaitselüliti

Mehaaniline indikaator ja juhtkäepideme asend võimaldavad eluea lõppu loomulikult näidata.

Kohalik näitamine ja kaugteavitamine

Kaubamärgi XXX Electric iQuick PRD SPD on juhtmeks valmis ja integreeritud kaitselülitiga.

Kohalik näidustus

iQuick PRD SPD (vt joonis J53) on varustatud kohalike mehaaniliste olekunäidikutega:

• (punane) mehaaniline indikaator ja kaitselüliti käepideme asend näitavad SPD väljalülitamist;
• iga kasseti (punane) mehaaniline indikaator näitab kasseti kasutusiga.

Joonis J53 - kaubamärgi XXX Electric iQuick PRD 3P + N SPD

Kaugteatamine

(vt joonis J54)

iQuick PRD SPD on varustatud näidukontaktiga, mis võimaldab kaugteavitamist:

• kasseti kasutusiga;
• kadunud kassett ja kui see on tagasi oma kohale pandud;
• rike võrgus (lühis, neutraali lahtiühendamine, faasi / neutraali ümberpööramine);
• kohalik käsitsi vahetamine.

Selle tulemusel võimaldab paigaldatud SPD-de töötingimuste kaugseire tagada, et need ooterežiimis olevad kaitseseadmed on alati töövalmis.

Joonis J54 - iQuick PRD SPD-ga märgutule paigaldamine

Joonis J55 - SPD oleku kaugnäitamine Smartlinki abil

Hooldus eluea lõpus

Kui kasutusea lõppu indikaator näitab seiskamist, tuleb SPD (või kõnealune kassett) välja vahetada.

IQuick PRD SPD puhul hõlbustatakse hooldust:

• Hooldusosakond saab kasseti kasutusea lõppedes (vahetada) hõlpsasti tuvastada.
• Kasutuselt lõppenud kasseti saab täieliku ohutuse tõttu välja vahetada, kuna ohutusseade keelab lahklüliti sulgemise, kui kassett puudub.

Välise SCPD üksikasjalikud omadused

Praegune laine peab vastu

Praegune laine peab vastu väliste SCPD testidele järgmiselt:

• Teatud nimiväärtuse ja tehnoloogia (NH või silindrikujuline kaitse) korral on praegune laine taluvusvõime aM-tüüpi kaitsmega (mootorikaitse) parem kui gG-tüüpi kaitsmega (üldkasutus).
• Antud hinnangu korral peab praegune laine kaitselülitiga paremini vastu kui kaitsmega seade. Allpool oleval joonisel J56 on näidatud pingelaine talumiskatsete tulemused:
• Imax = 20 kA jaoks määratletud SPD kaitsmiseks on valitud väline SCPD kas MCB 16 A või Fuse aM 63 A, Märkus: sel juhul ei sobi kaitsme gG 63 A.
• Imax = 40 kA jaoks määratletud SPD kaitsmiseks on valitud väline SCPD kas MCB 40 A või Fuse aM 125 A,

Joonis J56 - SCPD-de pingelaine talumisvõime võrdlus I jaoks_max = 20 kA ja mina_max = 40 kA

Paigaldatud pinge kaitse tase

Üldiselt:

• Kaitselüliti klemmide pingelang on suurem kui kaitsmeseadme klemmidel. Seda seetõttu, et kaitselüliti komponentide (termilised ja magnetilised väljalülitusseadmed) impedants on suurem kui kaitsmel.

Kuid:

• Pinge languste vahe jääb väikeseks voolulainete korral, mis ei ületa 10 kA (95% juhtudest);
• Paigaldatud Up pingekaitse tase võtab arvesse ka kaablite takistust. See võib olla kõrge kaitsmetehnoloogia puhul (kaitseseade SPD kaugel) ja madal kaitselüliti tehnoloogia puhul (kaitselüliti SPD lähedal ja isegi sellesse integreeritud).

Märkus: Paigaldatud ülemise pinge kaitsetase on pingelanguste summa:

• SPD-s;
• välises SCPD-s;
• seadmete kaablites

Kaitse impedantsi lühiste eest

Impedantsi lühis hajutab palju energiat ja paigaldus ja SPD kahjustuste vältimiseks tuleks see väga kiiresti kõrvaldada.

Joonisel J57 võrreldakse kaitsesüsteemi reageerimisaega ja energiapiirangut 63 A aM kaitsme ja 25 A kaitselüliti abil.

Nendel kahel kaitsesüsteemil on sama 8/20 µs praeguse laine taluvus (vastavalt 27 kA ja 30 kA).

Joonis J57 - Kaitselüliti ja sama 8/20 µs praeguse laine taluvusega kaitsme aja / voolu ja energia piiramise kõverate võrdlus

Pikselaine levik

Elektrivõrgud on madalsageduslikud ja seetõttu on pingelaine levik nähtuse sageduse suhtes hetkeline: juhi suvalises punktis on hetkeline pinge sama.

Pikselaine on kõrgsageduslik nähtus (mitusada kHz kuni MHz):

• Pikselainet levitatakse mööda juhti teatud kiirusega nähtuse sageduse suhtes. Selle tulemusel ei ole pingel igal ajahetkel keskkonnas sama väärtus (vt joonis J58).

Joonis J58 - pikselainete levik juhis

• Keskkonna muutus tekitab laine leviku ja / või peegeldumise nähtuse sõltuvalt:

1. kahe meedia impedantsi erinevus;
2. progresseeruva laine sagedus (impulsi korral tõusuaja järsus);
3. keskmise pikkus.

Eelkõige täieliku peegeldumise korral võib pinge väärtus kahekordistuda.

Näide: SPD kaitse

Pikselainele rakendatud nähtuse modelleerimine ja laboratoorsed katsed näitasid, et SPD-ga ülesvoolu kaitstud 30 m kaabli jõul töötav koormus Up pingel Up säilitab peegeldumisnähtuste tõttu maksimaalse pinge 2 x U_P (vt joonis J59). See pingelaine ei ole energiline.

Joonis J59 - välgulaine peegeldus kaabli otsas

Parandusmeetmeid

Kolmest tegurist (impedantsi, sageduse, kauguse erinevus) saab ainsana juhtida ainult SPD ja kaitstava koormuse vahelise kaabli pikkust. Mida suurem on see pikkus, seda suurem on peegeldus.

Üldiselt on hoones esinevate ülepinge esiosade puhul peegeldumisnähtused olulised alates 10 m ja võivad pinge kahekordistada alates 30 m (vt joonis J60).

Kui kaabli pikkus sissetuleva otsa SPD ja kaitstava seadme vahel on üle 10 m, on vaja paigaldada teine ​​SPD.

Joonis J60 - maksimaalne pinge kaabli otsas vastavalt selle pikkusele langeva pinge ette = 4kV / us

Piksevoolu näide TT-süsteemis

Ühise režiimi SPD faasi ja PE või faasi ja PEN vahele on paigaldatud mis tahes tüüpi süsteemi maanduskorraldus (vt joonis J61).

Püloonide jaoks kasutatava neutraalse maandustakisti R1 takistus on väiksem kui paigaldamisel kasutatud maandustakisti R2 korral.

Piksevool voolab läbi ahela ABCD kõige lihtsama tee kaudu maasse. See läbib varistoreid V1 ja V2 järjestikku, põhjustades diferentsiaalpinge, mis on võrdne SPD kahekordse ülemise pingega (U_P1 + U_P2) ilmuda äärmuslikel juhtudel A ja C klemmidele sissepääsu juurde.

Joonis J61 - ainult ühine kaitse

Ph ja N vaheliste koormuste tõhusaks kaitsmiseks tuleb diferentsiaalrežiimi pinget (A ja C vahel) vähendada.

Seetõttu kasutatakse teist SPD arhitektuuri (vt joonis J62)

Piksevool voolab läbi ahela ABH, millel on väiksem impedants kui ahelal ABCD, kuna B ja H vahel kasutatava komponendi impedants on null (gaasiga täidetud sädemevahe). Sel juhul on diferentsiaalpinge võrdne SPD jääkpingega (U_P2).

Joonis J62 - ühine ja diferentsiaalkaitse