Villámáram túlfeszültség és túlfeszültség védelem

Villámáram túlfeszültség és túlfeszültség védelem

Légköri eredetű túlfeszültség
Túlfeszültség-meghatározások

Túlfeszültség (rendszerben) bármely feszültség egy fázisvezető és a test között, vagy olyan fázisvezetők között, amelyek csúcsértéke meghaladja a Nemzetközi Elektrotechnikai Szótár (IEV 604-03-09) berendezés-meghatározása szempontjából a legnagyobb feszültség megfelelő csúcsát

Különböző típusú túlfeszültség

A túlfeszültség olyan feszültségimpulzus vagy -hullám, amely a hálózat névleges feszültségére kerül (lásd J1. Ábra).

Ezt a típusú túlfeszültséget jellemzi (lásd J2. Ábra):

• a tf emelkedési idő (μs-ban);
• az S gradiens (kV / μs-ban).

A túlfeszültség zavarja a berendezéseket és elektromágneses sugárzást produkál. Ezenkívül a túlfeszültség (T) időtartama energiacsúcsot okoz az elektromos áramkörökben, ami tönkreteheti a berendezéseket.
J2. Ábra - A túlfeszültség főbb jellemzői

Négyféle túlfeszültség zavarhatja az elektromos berendezéseket és a terheléseket:

• Kapcsolási túlfeszültségek: nagyfrekvenciás túlfeszültségek vagy robbanási zavarok (lásd J1. Ábrát), amelyeket az elektromos hálózat állandó állapotának változása okoz (a kapcsolóberendezések működése közben).
• Teljesítményfrekvenciás túlfeszültségek: a hálózattal megegyező frekvenciájú (50, 60 vagy 400 Hz) túlfeszültségek, amelyeket a hálózat állandó állapotváltozása okoz (hiba következtében: szigetelési hiba, semleges vezető meghibásodása stb.).
• Elektrosztatikus kisülés okozta túlfeszültségek: nagyon rövid (néhány nanoszekundum) túlfeszültség, nagyon nagy frekvenciával, amelyet a felhalmozódott elektromos töltések kisütése okoz (például a szigetelő talpú szőnyegen járó ember elektromos töltése több kilovoltos feszültséggel történik).
• Légköri eredetű túlfeszültségek.

Légköri eredetű túlfeszültségi jellemzők

Villámlások néhány ábrán: A villámlások rendkívül nagy mennyiségű impulzus villamos energiát eredményeznek (lásd J4. Ábra)

• több ezer amper (és több ezer volt)
• nagy frekvenciájú (kb. 1 megahertz)
• rövid időtartamú (mikroszekundumtól milliszekundumig)

2000 és 5000 között folyamatosan alakul ki vihar az egész világon. Ezeket a viharokat villámcsapások kísérik, amelyek komoly veszélyt jelentenek a személyekre és a felszerelésekre. A villámlások másodpercenként átlagosan 30–100 lökettel, azaz évente 3 milliárd villámlással érik a földet.

A J3. Ábra táblázata néhány villámcsapás értéket mutat a hozzájuk kapcsolódó valószínűséggel. Mint látható, a villámlások 50% -ának meghaladja az áramot 35 kA, és 5% -ának az áram meghaladja a 100 kA-t. A villámlás által közvetített energia ezért nagyon magas.

J3. Ábra - Példák az IEC 62305-1 szabvány által megadott villámkibocsátási értékekre (2010 - A.3. Táblázat)

J4. Ábra - Példa a villámáramra

A villám nagyszámú tüzet is okoz, főleg mezőgazdasági területeken (házakat rombolnak vagy használatra alkalmatlanná tesznek). A sokemeletes épületek különösen hajlamosak villámcsapásokra.

Hatások az elektromos berendezésekre

A villám különösen az elektromos és elektronikus rendszereket károsítja: transzformátorokat, villanyórákat és elektromos berendezéseket mind lakó-, mind ipari helyiségekben.

A villám okozta károk elhárításának költsége nagyon magas. De nagyon nehéz felmérni a következményeket:

• a számítógépek és a telekommunikációs hálózatok által okozott zavarok;
• a programozható logikai vezérlő programok és vezérlőrendszerek futtatásakor keletkezett hibák.

Sőt, a működési veszteségek költségei jóval magasabbak lehetnek, mint a megsemmisült berendezések értéke.

Villámlás ütései

A villám nagyfrekvenciás elektromos jelenség, amely túlfeszültséget okoz minden vezető elemen, különösen az elektromos kábelezésen és berendezéseken.

A villámcsapások kétféleképpen érinthetik az épület elektromos (és / vagy elektronikus) rendszerét:

• a villámcsapás közvetlen hatására az épületre (lásd J5. ábra a);
• a villámcsapás közvetett hatása az épületre:
• Villámcsapás eshet egy épületet ellátó villamos felsővezetéken (lásd J5 b ábra). A túláram és a túlfeszültség az ütközés helyétől több kilométerre is elterjedhet.
• Villámcsapás eshet egy elektromos távvezeték közelében (lásd J5. Ábra c). A villámáram elektromágneses sugárzása okoz nagy áramot és túlfeszültséget az elektromos áramellátó hálózaton. Az utóbbi két esetben a veszélyes áramokat és feszültségeket az áramellátó hálózat továbbítja.

Egy épület közelében villámcsapás eshet (lásd J5 d ábra). A föld potenciálja az ütközési pont körül veszélyesen emelkedik.

J5. Ábra - Különböző típusú villámcsapások

Az elektromos berendezésekre és a terhelésekre gyakorolt ​​következmények minden esetben drámaiak lehetnek.

J6. Ábra - Villámcsapás következménye

A védelem nélküli épületre villám esik.	Villám esik egy légvezeték közelében.	Villám esik egy épület közelében.
A villámáram az épület többé-kevésbé vezetőképes szerkezetein keresztül áramlik a földre, nagyon romboló hatásokkal: termikus hatások: Az anyagok nagyon heves túlmelegedése tüzet okoz mechanikai hatások: Szerkezeti deformáció hőhatás: rendkívül veszélyes jelenség gyúlékony vagy robbanásveszélyes anyagok (szénhidrogének, por stb.) jelenlétében	A villámáram túlfeszültségeket generál az elosztórendszer elektromágneses indukciója révén. Ezek a túlfeszültségek a vonal mentén terjednek az épületek belsejében lévő elektromos berendezésekhez.	A villámlás ugyanolyan típusú túlfeszültséget generál, mint az ellentétek. Ezenkívül a villámáram a földről visszavezet az elektromos berendezésbe, ami a berendezések meghibásodását okozza.
Az épület és az épületen belüli berendezések általában megsemmisülnek	Az épületen belüli elektromos berendezések általában tönkremennek.

A különböző terjedési módok

Közös mód

Közös üzemmódú túlfeszültségek jelennek meg az élő vezetékek és a föld között: fázis-föld vagy semleges-föld között (lásd J7. Ábra). Különösen azokra a készülékekre veszélyesek, amelyek váza földdel van összekötve a dielektromos meghibásodás veszélye miatt.

J7. Ábra - Közös mód

Differenciál mód

Differenciál üzemmódú túlfeszültségek jelennek meg az élő vezetékek között:

fázisról fázisra vagy fázisról semlegesre (lásd J8. ábra). Különösen veszélyesek elektronikus berendezésekre, érzékeny hardverekre, például számítógépes rendszerekre stb.

J8. Ábra - Differenciál üzemmód

A villámhullám jellemzése

A jelenségek elemzése lehetővé teszi a villámáram és a feszültséghullámok típusainak meghatározását.

• Az IEC szabványok kétféle áramhullámot vesznek figyelembe:
• 10/350 µs hullám: közvetlen villámcsapásból származó áram hullámainak jellemzése (lásd J9. Ábra);

J9. Ábra - 10/350 µs áramhullám

• 8/20 µs hullám: az indirekt villámcsapásból származó áram hullámainak jellemzése (lásd J10. Ábra).

J10. Ábra - 8/20 µs áramhullám

Ezt a két villámáram-hullámot alkalmazzák az SPD-k (IEC 61643-11 szabvány) és a berendezések villámáramokkal szembeni immunitásának vizsgálatára.

Az aktuális hullám csúcsértéke jellemzi a villámlás intenzitását.

A villámlás okozta túlfeszültségeket 1.2 / 50 µs feszültséghullám jellemzi (lásd J11. Ábra).

Ezt a típusú feszültséghullámot használják annak ellenőrzésére, hogy a berendezés ellenáll-e a légköri eredetű túlfeszültségeknek (impulzusfeszültség az IEC 61000-4-5 szerint).

J11. Ábra - 1.2 / 50 µs feszültséghullám

A villámvédelem elve
A villámvédelem általános szabályai

Eljárás a villámcsapás kockázatának megelőzésére
Az épületet a villámok elleni védelemnek tartalmaznia kell:

• a szerkezetek védelme a közvetlen villámcsapások ellen;
• elektromos berendezések védelme közvetlen és közvetett villámcsapások ellen.

A telepítés villámcsapás-kockázattal szembeni védelmének alapelve az, hogy megakadályozzuk a zavaró energia érzékeny berendezésekbe jutását. Ennek eléréséhez szükséges:

• rögzítse a villámáramot és vezesse a földre a legközvetlenebb úton (elkerülve az érzékeny berendezések közelségét);
• elvégzi a létesítmény potenciálkiegyenlítését; Ezt az potenciálkiegyenlítést vezetők összekötésével hajtják végre, kiegészítve túlfeszültség-védelmi eszközökkel (SPD) vagy szikraközökkel (pl. Antennaoszlop szikrahézag).
• minimalizálja az indukált és közvetett hatásokat SPD-k és / vagy szűrők telepítésével. A túlfeszültségek kiküszöbölésére vagy korlátozására két védelmi rendszert használnak: ezek az épület védelmi rendszere (az épületek külső része) és az elektromos telepítés védelmi rendszere (az épületek belseje).

Épületvédelmi rendszer

Az épületvédelmi rendszer szerepe a közvetlen villámcsapások elleni védelem.
A rendszer a következőkből áll:

• befogó eszköz: villámvédelmi rendszer;
• lefelé vezetők, amelyeket a villámáram földre történő továbbítására terveztek;
• „Varjúláb” földi vezetékek összekapcsolódnak;
• összeköttetések az összes fémkeret (potenciálkiegyenlítés) és a földvezetékek között.

Amikor a villámáram egy vezetőben áramlik, ha potenciális különbségek jelennek meg közte és a földhöz csatlakoztatott keretek között, amelyek a közelben helyezkednek el, akkor ez romboló villanásokat okozhat.

A villámvédelmi rendszer 3 típusa
Háromféle épületvédelmet alkalmaznak:

A villámhárító (egyszerű rúd vagy indító rendszerrel)

A villámhárító egy fémes befogóhegy, amelyet az épület tetején helyeznek el. Egy vagy több vezető (gyakran rézcsíkok) földeli (lásd J12. Ábra).

J12. Ábra - Villámhárító (egyszerű rúd vagy indító rendszerrel)

A villámhárító feszes vezetékekkel

Ezek a huzalok a védendő szerkezet fölé vannak nyújtva. Speciális építmények védelmére szolgálnak: rakétavető területek, katonai alkalmazások és nagyfeszültségű légvezetékek védelme (lásd J13. Ábra).

J13. Ábra - Huzalok

A villámvezető hálóval ellátott kalitkával (Faraday ketrec)

Ez a védelem magában foglalja az összes épület szimmetrikus elhelyezését. (lásd J14. ábra).

Ezt a típusú villámvédelmi rendszert nagyon érzékeny épületekben, például számítógépes helyiségekben elhelyezett, erősen kitett épületeknél használják.

J14. Ábra - Hálós ketrec (Faraday ketrec)

Az épületvédelem következményei az elektromos berendezések berendezéseire

Az épületvédelmi rendszer által leadott villámáram 50% -a visszavezet az elektromos rendszer földelő hálózatába (lásd J15. Ábra): a keretek potenciális emelkedése nagyon gyakran meghaladja a vezetők szigetelési ellenállóképességét a különböző hálózatokban ( LV, telekommunikáció, videokábel stb.).

Ezenkívül az áram a lefelé vezetőkön keresztül indukált túlfeszültségeket generál az elektromos berendezésekben.

Ennek következtében az épületvédelmi rendszer nem védi az elektromos szerelvényeket: ezért kötelező gondoskodni az elektromos berendezések védelmi rendszeréről.

J15. Ábra - Közvetlen villámáram

Villámvédelem - Elektromos szerelési védelmi rendszer

Az elektromos szerelés védelmi rendszerének fő célja a túlfeszültségek korlátozása a berendezés számára elfogadható értékekre.

Az elektromos szerelési védelmi rendszer a következőkből áll:

• egy vagy több SPD az épület konfigurációjától függően;
• az potenciálkiegyenlítés: a fémes háló a kitett vezető részekből.

Implementáció

Az épület elektromos és elektronikus rendszereinek védelme a következő.

Információk keresése

• Azonosítsa az összes érzékeny terhelést és azok helyét az épületben.
• Határozza meg az elektromos és elektronikus rendszereket, valamint azok megfelelő bejárati pontjait az épületbe.
• Ellenőrizze, hogy van-e villámvédelmi rendszer az épületen vagy annak közelében.
• Ismerje meg az épület helyére vonatkozó előírásokat.
• Értékelje a villámcsapások kockázatát a földrajzi elhelyezkedés, az áramellátás típusa, a villámcsapás sűrűsége stb. Szerint.

Megoldás megvalósítása

• Szerelje fel a vezetőket a keretekre hálóval.
• Telepítsen egy SPD-t az LV bejövő kapcsolótáblájába.
• Telepítsen egy kiegészítő SPD-t minden érzékelő berendezés közelében elhelyezkedő alosztó táblába (lásd J16. Ábra).

J16. Ábra - Példa egy nagyméretű elektromos berendezés védelmére

Túlfeszültség-védelmi eszköz (SPD)

A túlfeszültség-védelmi eszközöket (SPD) elektromos áramellátó hálózatokhoz, telefonhálózatokhoz, valamint kommunikációs és automatikus vezérlő buszokhoz használják.

A túlfeszültség-védelmi eszköz (SPD) az elektromos telepítés védelmi rendszerének egyik eleme.

Ez az eszköz párhuzamosan csatlakozik az áramellátó áramkörhöz azoknak a terheléseknek, amelyeket védenie kell (lásd J17. Ábra). Az áramellátó hálózat minden szintjén is használható.

Ez a túlfeszültség elleni védelem leggyakrabban használt és leghatékonyabb típusa.

J17. Ábra - A védelmi rendszer elve párhuzamosan

A párhuzamosan csatlakoztatott SPD impedanciája nagy. Amint a tranziens túlfeszültség megjelenik a rendszerben, a készülék impedanciája csökken, így a túlfeszültség áramát az SPD-n keresztül vezetik, megkerülve az érzékeny berendezéseket.

Alapelv

Az SPD-t úgy tervezték, hogy korlátozza a légköri eredetű átmeneti túlfeszültségeket és az áramhullámokat a földre terelje, annak érdekében, hogy ennek a túlfeszültségnek az amplitúdóját olyan értékre korlátozza, amely nem veszélyes az elektromos berendezések, valamint az elektromos kapcsolóberendezések és a vezérlőberendezések számára.

Az SPD kiküszöböli a túlfeszültségeket

• közös üzemmódban fázis és semleges vagy föld között;
• differenciál üzemmódban, a fázis és a semleges között.

A működési küszöböt meghaladó túlfeszültség esetén az SPD

• az energiát a földre vezeti, közös üzemmódban;
• elosztja az energiát a többi feszültség alatt álló vezető számára, differenciál üzemmódban.

Az SPD három típusa

Típus 1 SPD
Az 1. típusú SPD ajánlott a szolgáltató és ipari épületek esetében, villámvédelmi rendszer vagy hálós ketrec védve.
Védi az elektromos berendezéseket a közvetlen villámcsapásoktól. A földvezetőtől a hálózati vezetőkig terjedő villámok ellenáramát képes kisütni.
Az 1. típusú SPD-t 10/350 µs áramhullám jellemzi.

Típus 2 SPD
A 2. típusú SPD az összes kisfeszültségű elektromos berendezés fő védelmi rendszere. Minden elektromos kapcsolótáblába telepítve megakadályozza a túlfeszültségek terjedését az elektromos berendezésekben és védi a terheléseket.
A 2. típusú SPD-t 8/20 µs áramhullám jellemzi.

Típus 3 SPD
Ezeknek az SPD-knek alacsony a kisütési képessége. Ezért ezeket kötelezően a 2. típusú SPD kiegészítéseként és érzékeny terhelések közelében kell felszerelni.
A 3. típusú SPD-t a feszültséghullámok (1.2 / 50 μs) és az áramhullámok (8/20 μs) kombinációja jellemzi.

SPD normatív meghatározása

J18. Ábra - SPD szabványdefiníció

1. megjegyzés: Létezik T1 + T2 SPD (vagy 1 + 2 típusú SPD), amely egyesíti a terhelések közvetlen és közvetett villámcsapások elleni védelmét.

2. megjegyzés: egyes T2 SPD deklarálható T3-ként is

Az SPD jellemzői

Az IEC 61643-11 kiadás 1.0 (03/2011) nemzetközi szabvány meghatározza a kisfeszültségű elosztórendszerekhez kapcsolt SPD jellemzőit és tesztjeit (lásd J19. Ábra).

Zöld színben az SPD garantált működési tartománya.
J19. Ábra - Varisztoros SPD idő / áram jellemzői

Közös jellemzők

• U_C: Maximális folyamatos üzemi feszültség. Ez az az AC vagy DC feszültség, amely felett az SPD aktívvá válik. Ezt az értéket a névleges feszültség és a rendszer földelési elrendezése szerint választják meg.
• U_P: Feszültségvédelmi szint (I_n). Ez a maximális feszültség az SPD kapcsain, amikor aktív. Ez a feszültség akkor érhető el, ha az SPD-ben áramló áram egyenlő In-vel. A választott feszültségvédelmi szintnek a terhelések túlfeszültség-ellenálló képességének kell lennie. Villámcsapások esetén az SPD kapcsain átmenő feszültség általában kevesebb, mint U_P.
• In: Névleges kisülési áram. Ez annak a 8/20 µs-os hullámformának a csúcsértéke, amelyet az SPD képes legalább 19-szer kisütni.

Miért fontos az In?
A névleges kisülési áramnak felel meg, amelyet az SPD legalább 19-szer képes ellenállni: a nagyobb In érték hosszabb élettartamot jelent az SPD számára, ezért erősen ajánlott magasabb értékeket választani, mint a minimálisan kiszabott 5 kA érték.

Típus 1 SPD

• I_manó: Impulzus áram. Ez annak a 10/350 µs-os hullámformának a csúcsértéke, amelyet az SPD képes legalább egyszer kisütni.

Miért vagyok én_manó fontos?
Az IEC 62305 szabvány megköveteli, hogy a háromfázisú rendszer maximális impulzusárama 25 kA legyen pólusonként. Ez azt jelenti, hogy egy 3P + N hálózat esetében az SPD-nek képesnek kell lennie ellenállni a földkötésből származó teljes 100 kA maximális impulzusáramnak.

• I_fi: A következő áram automatikus kioltása. Csak a szikraköz-technológiára alkalmazható. Ez az az áram (50 Hz), amelyet az SPD képes önmagában megszakítani a villanás után. Ennek az áramerősségnek mindig nagyobbnak kell lennie, mint a beépítés pillanatában a várható zárlati áram.

Típus 2 SPD

• Imax: maximális kisülési áram. Ez annak a 8/20 µs-os hullámformának a csúcsértéke, amelyet az SPD képes egyszer kisütni.

Miért fontos az Imax?
Ha összehasonlít 2 SPD-t ugyanazzal az In, de más Imax értékkel: a magasabb Imax értékű SPD-nek nagyobb a „biztonsági tartaléka”, és sérülés nélkül képes ellenállni a nagyobb túlfeszültség-áramnak.

Típus 3 SPD

• U_OC: A III. Osztályú (3. típus) vizsgálatok során alkalmazott nyitott áramkörű feszültség.

fő alkalmazások

• Kisfeszültségű SPD. Ez a kifejezés mind technológiai, mind használati szempontból nagyon különböző eszközöket jelöl. Az alacsony feszültségű SPD-k modulárisak, így könnyen telepíthetők az LV-kapcsolótáblákba. Vannak SPD-k is, amelyek adaptálhatók a konnektorokhoz, de ezek az eszközök kis lemerülési kapacitással rendelkeznek.

• SPD kommunikációs hálózatokhoz. Ezek az eszközök védik a telefonhálózatokat, a kapcsolt hálózatokat és az automatikus vezérlőhálózatokat (busz) a kívülről érkező (villámlás) és az áramellátó hálózatban lévő túlfeszültségek (szennyező berendezések, kapcsolóberendezések működése stb.) Ellen. Az ilyen SPD-ket RJ11, RJ45,… csatlakozókba is beépítik, vagy terhelésekbe integrálják.

Megjegyzések

1. Tesztelési sorrend az IEC 61643-11 szabvány szerint SPD-re MOV (varisztor) alapján. Összesen 19 impulzus az I-nél_n:

• Egy pozitív impulzus
• Egy negatív impulzus
• 15 impulzus szinkronizálva 30 ° -onként az 50 Hz-es feszültségen
• Egy pozitív impulzus
• Egy negatív impulzus

2. 1. típusú SPD esetén az I-nél lévő 15 impulzus után_n (lásd az előző megjegyzést):

• Egy impulzus 0.1 x I-nél_manó
• Egy impulzus 0.25 x I-nél_manó
• Egy impulzus 0.5 x I-nél_manó
• Egy impulzus 0.75 x I-nél_manó
• Egy impulzus énnél_manó

Az elektromos szerelés védelmi rendszerének tervezése
Az elektromos szerelés védelmi rendszerének tervezési szabályai

Az épület elektromos szerelésének védelme érdekében egyszerű szabályok vonatkoznak a választásra

• SPD (k);
• védelmi rendszere.

Egy villamosenergia-elosztórendszer esetében a villámvédelmi rendszer meghatározásához és az SPD kiválasztásához használt fő jellemzők az épület villamos telepítésének megvédésére a következők:

• SPD
• mennyiségű SPD
• típus
• az SPD maximális kisülési áramának Imax meghatározása.
• A rövidzárlat elleni védelem
• maximális kisülési áram Imax;
• rövidzárlati áram Isc a telepítés helyén.

Az alábbi J20 ábra logikai diagramja szemlélteti ezt a tervezési szabályt.

J20. Ábra - Logikai diagram a védelmi rendszer kiválasztásához

Az SPD kiválasztásának egyéb jellemzői előre vannak meghatározva az elektromos telepítéshez.

• pólusok száma az SPD-ben;
• U feszültségvédelmi szint_P;
• U_C: Maximális folyamatos üzemi feszültség.

Az elektromos szerelvények védelmi rendszerének ezen alfejezete részletesebben leírja a védelmi rendszer kiválasztásának kritériumait a telepítés, a védendő berendezések és a környezet jellemzői szerint.

A védelmi rendszer elemei

Az SPD-t mindig az elektromos szerelés helyén kell felszerelni.

Az SPD helye és típusa

A telepítés kezdetén telepítendő SPD típusa attól függ, hogy van-e villámvédelmi rendszer. Ha az épület villámvédelmi rendszerrel van felszerelve (az IEC 62305 szabvány szerint), akkor egy 1. típusú SPD-t kell felszerelni.

A telepítés bejövő végén telepített SPD esetében az IEC 60364 telepítési szabványok a következő 2 jellemző minimumértékeit határozzák meg:

• Névleges kisülési áram I_n = 5 kA (8/20) µs;
• U feszültségvédelmi szint_P(én_n) <2.5 kV.

A telepítendő további SPD-k számát az alábbiak határozzák meg:

• a helyszín nagysága és a vezetékek felszerelésének nehézségei. Nagy helyszíneken elengedhetetlen egy SPD telepítése az egyes szétosztási házak bejövő végén.
• a bejövő végvédő készüléktől megvédendő érzékeny terheléseket elválasztó távolság. Ha a terhek több mint 10 méterre vannak a bejövő végvédő készüléktől, további finomvédelmet kell biztosítani az érzékeny terhelésekhez a lehető legközelebb. A hullámvisszaverődés jelenségei 10 méterről nőnek, lásd: Villámhullám terjedése
• az expozíció kockázata. Nagyon kitett hely esetén a bejövő végű SPD nem tudja biztosítani mind a nagy villámáramot, sem a kellően alacsony feszültségvédelmi szintet. Különösen az 1. típusú SPD-t általában egy 2. típusú SPD kíséri.

Az alábbi J21. Ábra táblázata mutatja a fent definiált két tényező alapján felállítandó SPD mennyiségét és típusát.

J21. Ábra - Az SPD végrehajtásának 4 esete

Elosztott védelmi szintek

Az SPD több védelmi szintje lehetővé teszi az energia elosztását több SPD között, amint az a J22 ábrán látható, amelyben a három SPD típus biztosított:

• 1. típus: ha az épület villámvédelmi rendszerrel van felszerelve és a berendezés bejövő végén helyezkedik el, akkor nagyon nagy mennyiségű energiát vesz fel;
• 2. típus: elnyeli a fennmaradó túlfeszültségeket;
• 3. típus: szükség esetén „finom” védelmet nyújt a legérzékenyebb berendezések számára, amelyek nagyon közel vannak a terhekhez.

Megjegyzés: Az 1. és 2. típusú SPD egyetlen SPD-kben kombinálható
J22. Ábra - Finom védelmi architektúra

Az SPD-k közös jellemzői a telepítési jellemzők szerint
Maximális folyamatos üzemi feszültség Uc

A rendszer földelési elrendezésétől függően az U maximális folyamatos üzemi feszültség_C SPD értékének egyenlőnek vagy nagyobbnak kell lennie, mint a J23 ábra táblázatában látható értékek.

J23. Ábra - Az U meghatározott minimális értéke_C SPD esetén a rendszer földelési elrendezésétől függően (az IEC 534.2-60364-5 szabvány 53. táblázata alapján)

N / A: nem alkalmazható
U: a kisfeszültségű rendszer vonal-feszültsége
a. ezek az értékek a legrosszabb hibakörülményekhez kapcsolódnak, ezért a 10% -os tűrést nem veszik figyelembe.

Az UC leggyakoribb értékei a rendszer földelési elrendezése szerint választottak.
TT, TN: 260, 320, 340, 350 V
IT: 440, 460 V.

U feszültségvédelmi szint_P (én_n)

Az IEC 60364-4-44 szabvány segít megválasztani az SPD Up védelmi szintjét a védendő terhelések függvényében. A J24. Ábra táblázata mutatja az egyes berendezések impulzusállóképességét.

J24. Ábra - A berendezés szükséges névleges impulzusfeszültsége (az IEC 443.2-60364-4 IEC 44 táblázata)

a. Az IEC 60038: 2009 szerint.
b. Ezt a névleges impulzusfeszültséget feszültség alatt álló vezetők és a PE között alkalmazzák.
c. Kanadában és az Egyesült Államokban a 300 V-nál nagyobb földfeszültségre az ebben az oszlopban a következő legnagyobb feszültségnek megfelelő névleges impulzusfeszültség érvényes.
d. Az informatikai rendszerek 220-240 V feszültségű üzemeltetéséhez a 230/400 sort kell használni, az egyik vonalon lévő földfeszültség miatt a földfeszültségnél.

J25. Ábra - A berendezések túlfeszültség kategóriája

	Az I. túlfeszültségi kategóriába tartozó berendezések csak olyan épületek rögzített telepítésénél alkalmazhatók, ahol a berendezésen kívül védőeszközöket alkalmaznak - hogy az átmeneti túlfeszültségeket a megadott szintre korlátozzák. Ilyen berendezések például az elektronikus áramköröket, például számítógépeket, elektronikus programokkal ellátott készülékeket stb.
	A II. Kategóriájú túlfeszültségű berendezések alkalmasak a helyhez kötött elektromos szerelvényekhez való csatlakozásra, biztosítva az áramfogyasztó berendezésekhez általában szükséges rendelkezésre állási szintet. Ilyen berendezések például a háztartási gépek és hasonló terhelések.
	A III. Kategóriájú túlfeszültségű berendezéseket a fő elosztótáblától lefelé, beleértve a fő elosztótáblát is tartalmazó rögzített telepítésben használják, magas szintű rendelkezésre állást biztosítva. Ilyen berendezések például az elosztódeszkák, a megszakítók, a vezetékes rendszerek, beleértve a kábeleket, a gyűjtősíneket, a csatlakozódobozokat, a kapcsolókat, a csatlakozóaljzatokat a helyhez kötött létesítményekben, valamint az ipari használatra szolgáló berendezések és néhány egyéb berendezés, például a helyhez kötött motorok állandó kapcsolat a helyhez kötött berendezéssel.
	A IV. Túlfeszültség kategóriájú berendezések alkalmasak a létesítmény eredeténél vagy annak közelében, például a fő elosztótábla előtt. Ilyen berendezések például az elektromos fogyasztásmérők, az elsődleges túláramvédő eszközök és a hullámzásszabályozó egységek.

A „telepített” U_P a teljesítményt össze kell hasonlítani a terhelések impulzusálló képességével.

Az SPD feszültségvédelmi szintje U_P ez belső, azaz a telepítéstől függetlenül definiált és tesztelt. A gyakorlatban az U megválasztására_P Az SPD teljesítménye érdekében biztonsági tartalékot kell venni az SPD telepítésében rejlő túlfeszültségek figyelembe vételéhez (lásd J26. ábra és Túlfeszültség-védelmi eszköz csatlakoztatása).

J26. Ábra - Telepített U_P

A „beépített” U feszültségvédelmi szint_P A 230/400 V-os villamos berendezések érzékeny berendezéseinek védelme érdekében általában 2.5 kV (II. túlfeszültségi kategória, lásd J27. ábra).

Jegyzet:
Ha az előírt feszültségvédelmi szintet a bejövő végű SPD-vel nem lehet elérni, vagy ha érzékeny berendezések vannak távol (lásd: A védelmi rendszer elemei # Az SPD helye és típusa Az SPD helye és típusa, további koordinált SPD-t kell telepíteni a szükséges védelmi szintet.

Pólusok száma

• A rendszer földelési elrendezésétől függően gondoskodni kell egy SPD architektúráról, amely biztosítja a védelmet a közös módban (CM) és a differenciál módban (DM).

J27. Ábra - Védelmi igények a rendszer földelési elrendezése szerint

a. A fázis és a semleges közti védelem vagy beépíthető a létesítmény kezdetén elhelyezett SPD-be, vagy a védendő berendezés közelében helyezhető el.
b. Ha semleges eloszlású

Jegyzet:

Közös üzemmódú túlfeszültség
A védelem alapvető formája, hogy az SPD-t közös üzemmódba kell telepíteni a fázisok és a PE (vagy PEN) vezető között, függetlenül a használt rendszer földelési elrendezésétől.

Differenciál üzemmódú túlfeszültség
A TT és a TN-S rendszerekben a semleges földelése aszimmetriát eredményez a földimpedanciák miatt, ami differenciál üzemmódú feszültségek megjelenéséhez vezet, annak ellenére, hogy a villámlökések által kiváltott túlfeszültség általános.

2P, 3P és 4P SPD
(lásd J28. ábra)
Ezek az IT, TN-C, TN-CS rendszerekhez vannak igazítva.
Védelmet nyújtanak csak a közös üzemmódú túlfeszültségekkel szemben

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

1P + N, 3P + N SPD
(lásd J29. ábra)
Ezeket a TT és a TN-S rendszerekhez igazítják.
Védelmet nyújtanak a közös módú és a differenciál módú túlfeszültségek ellen

J29. Ábra - 1P + N, 3P + N SPD

1. típusú SPD kiválasztása
Impulzusáram Iimp

• Ha nincs nemzeti szabályozás vagy külön szabályozás a védendő épület típusára vonatkozóan: az Iimp impulzusáramnak elágazásonként legalább 12.5 kA (10/350 µs hullámnak) kell lennie az IEC 60364-5-534 szabványnak megfelelően.
• Ahol léteznek előírások: az IEC 62305-2 szabvány 4 szintet határoz meg: I, II, III és IV

A J31. Ábra táblázata az I különböző szintjeit mutatja_manó szabályozási esetben.

J30. Ábra - A kiegyensúlyozott I alapvető példája_manó áramelosztás 3 fázisú rendszerben

J31. Ábra - I. táblázat_manó értékek az épület feszültségvédelmi szintjének megfelelően (az IEC / EN 62305-2 alapján)

Automatikus kioltás követi az I áramot_fi

Ez a jellemző csak a szikraköz-technológiájú SPD-kre vonatkozik. Az automatikus oltás követi az I áramot_fi mindig nagyobbnak kell lennie, mint az I várható zárlati áram_sc a telepítés helyén.

2. típusú SPD kiválasztása
Maximális kisülési áram Imax

Az Imax maximális kisülési áramot az épület helyéhez viszonyított becsült expozíciós szint alapján határozzuk meg.
A maximális kisülési áram (Imax) értékét kockázatelemzéssel határozzuk meg (lásd a J32. Ábra táblázatát).

J32. Ábra - Imax ajánlott maximális kisülési áram az expozíciós szintnek megfelelően

Külső rövidzárlat-védelmi eszköz (SCPD) kiválasztása

A védelmi eszközöket (hő- és rövidzárlat) össze kell hangolni az SPD-vel a megbízható működés biztosítása érdekében, azaz
a szolgáltatás folyamatosságának biztosítása:

• ellenállnak a villámáram hullámainak
• nem generál túlzott maradékfeszültséget.

hatékony védelem biztosítása minden típusú túláram ellen:

• túlterhelés a varisztor termikus elszivárgását követően;
• alacsony intenzitású rövidzárlat (impedáns);
• nagy intenzitású rövidzárlat.

Az SPD-k élettartama végén kerülendő kockázatok
Az öregedés miatt

Az öregedés következtében bekövetkező természetes élettartam esetén a védelem termikus jellegű. A varisztorokkal ellátott SPD-nek rendelkeznie kell egy belső leválasztóval, amely letiltja az SPD-t.
Megjegyzés: Az élettartam vége a termikus kifutáson nem érinti a gázkisülési csővel vagy kapszulázott szikrahézaggal rendelkező SPD-t.

Hiba miatt

A rövidzárlat miatt bekövetkező élettartam végének okai a következők:

• A maximális ürítési kapacitás túllépve. Ez a hiba erős rövidzárlatot eredményez.
• Hiba az elosztórendszer miatt (semleges / fázis átkapcsolás, semleges lekapcsolás).
• A varisztor fokozatos romlása.
  Az utóbbi két hiba impedáns rövidzárlatot eredményez.
  A telepítést meg kell védeni az ilyen típusú hibák okozta károsodásoktól: a fent definiált belső (hő) szakaszolónak nincs ideje felmelegedni, így működni.
  A rövidzárlat kiküszöbölésére alkalmas „külső rövidzárlat-védelmi eszköz (külső SCPD)” nevű speciális eszközt kell felszerelni. Megszakítóval vagy biztosítékkal megvalósítható.

A külső SCPD jellemzői

A külső SCPD-t össze kell hangolni az SPD-vel. Úgy tervezték, hogy megfeleljen a következő két korlátozásnak:

A villámáram ellenáll

A villámáram ellenáll az SPD külső rövidzárlat-védelmi eszközének alapvető jellemzője.
A külső SCPD nem ütközhet 15 egymást követő impulzusáramra a bemenetnél.

A rövidzárlati áram ellenáll

• A szakító képességet a telepítési szabályok határozzák meg (IEC 60364 szabvány):
  A külső SCPD töréskapacitásának egyenlőnek vagy nagyobbnak kell lennie, mint a telepítési pontban a várható Isc rövidzárlati áram (az IEC 60364 szabványnak megfelelően).
• A berendezés védelme rövidzárlat ellen
  Különösen az impedáns rövidzárlat vezet el sok energiát, és nagyon gyorsan ki kell küszöbölni, hogy megakadályozzák a berendezés és az SPD károsodását.
  Az SPD és a külső SCPD közötti megfelelő kapcsolatot a gyártónak kell megadnia.

Telepítési mód a külső SCPD-hez
Eszköz „sorozatban”

Az SCPD-t „sorozatban” írják le (lásd J33. Ábra), amikor a védelmet a védendő hálózat általános védelmi eszköze hajtja végre (például a telepítés előtti csatlakozó megszakító).

J33. Ábra - SCPD „sorozatban”

Eszköz „párhuzamosan”

Az SCPD-t „párhuzamosan” írják le (lásd J34. Ábra), amikor a védelmet kifejezetten az SPD-hez társított védelmi eszköz végzi.

• A külső SCPD-t „leválasztó megszakítónak” nevezik, ha a funkciót egy megszakító végzi.
• A leválasztó megszakító beépülhet az SPD-be, vagy sem.

J34. Ábra - SCPD „párhuzamosan”

Jegyzet:
Gázkisülési csővel vagy kapszulázott szikrahézaggal rendelkező SPD esetén az SCPD lehetővé teszi az áram vágását azonnal használat után.

A védelem garanciája

A külső SCPD-t össze kell hangolni az SPD-vel, és az SPD gyártójának tesztelnie és garantálnia kell az IEC 61643-11 szabvány ajánlásainak megfelelően. Azt is a gyártó ajánlásainak megfelelően kell felszerelni. Példaként lásd az Electric SCPD + SPD koordinációs táblázatokat.

Ha ezt az eszközt integrálják, az IEC 61643-11 termékszabványnak való megfelelés természetesen biztosítja a védelmet.

J35. Ábra - SPD-k külső SCPD-vel, nem integrált (iC60N + iPRD 40r) és integrált (iQuick PRD 40r)

A külső SCPD-k jellemzőinek összefoglalása

A jellemzők részletes elemzését a Külső SCPD részletes jellemzői részben találja.
A J36. Ábra táblázata példaként bemutatja a jellemzők összefoglalását a külső SCPD különféle típusai szerint.

J36. Ábra - A 2-es típusú SPD élettartam-védelmi jellemzői a külső SCPD-k szerint

Telepítési mód a külső SCPD-hez	Sorozatban	Párhuzamosan
		Biztosítékvédelem társítva	Megszakító védelem társítva	Megszakító védelem integrált
A berendezések túlfeszültség-védelme	=	=	=	=
	Az SPD-k kielégítően védik a berendezést, függetlenül a kapcsolódó külső SCPD-től
A telepítés védelme az élettartam végén	-	=	+	++
	A védelem nem garantálható	Gyártói garancia		Teljes garancia
		Az impedancia rövidzárlatok elleni védelem nem biztosított	A rövidzárlat elleni védelem tökéletesen biztosított
A szolgálat folytatása az élet végén	- -	+	+	+
	A teljes telepítést leállítottuk	Csak az SPD áramkör le van kapcsolva
Karbantartás az élet végén	- -	=	+	+
	A telepítés leállítása szükséges	Biztosítékok cseréje	Azonnali visszaállítás

SPD és védelmi eszköz koordinációs táblázat

Az alábbi J37. Ábra táblázata a XXX Electric márka 1. és 2. típusú SPD-jeinek leválasztó megszakítóinak (külső SCPD) koordinációját mutatja a rövidzárlati áramok minden szintjén.

Az SPD és a megszakító megszakítók közötti koordináció, amelyet az Electric jelez és garantál, megbízható védelmet biztosít (villámhullám ellenáll, az impedancia rövidzárlat erősített védelme stb.)

J37. Ábra - Példa az SPD-k és azok leválasztó megszakítói közötti koordinációs táblára. Mindig olvassa el a gyártók legfrissebb táblázatait.

Koordináció az upstream védelmi eszközökkel

Túláramvédő eszközökkel való koordináció
Egy elektromos berendezésben a külső SCPD a védőberendezéssel azonos berendezés: ez lehetővé teszi a szelektivitás és a lépcsőzetes technikák alkalmazását a védelmi terv műszaki és gazdasági optimalizálására.

Koordináció maradékáramú eszközökkel
Ha az SPD-t egy földszivárgás-védelmi eszköz után helyezik el, akkor annak „si” vagy szelektív típusúnak kell lennie, legalább 3 kA (8/20 μs áramhullám) impulzus-ellenálló képességgel.

Túlfeszültség-védelmi eszköz telepítése
Túlfeszültség-védelmi eszköz csatlakoztatása

Az SPD csatlakozásának a terhelésekhez a lehető legrövidebbnek kell lennie annak érdekében, hogy csökkenjen a védett berendezés csatlakozóin lévő (felfelé telepített) feszültségvédelmi szint értéke.

A hálózathoz és a földelő kapocshoz való SPD-kapcsolatok teljes hossza nem haladhatja meg az 50 cm-t.

A berendezések védelmének egyik alapvető jellemzője az a maximális feszültségvédelmi szint (beépített Up), amelyet a berendezés képes elviselni a termináljain. Ennek megfelelően egy SPD-t úgy kell választani, hogy az Up feszültségvédelmi szintje a berendezés védelméhez igazodjon (lásd J38. Ábra). A csatlakozóvezetékek teljes hossza

L = L1 + L2 + L3.

Nagyfrekvenciás áramok esetén ennek a csatlakozásnak az egységenkénti impedanciája körülbelül 1 µH / m.

Ennélfogva Lenz törvényét alkalmazva erre az összefüggésre: ΔU = L di / dt

A normalizált 8/20 µs áramhullám, 8 kA áramerősséggel, ennek megfelelően 1000 V feszültségemelkedést okoz kábelméterenként.

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

J38. Ábra - L <50 cm SPD csatlakozásai

Ennek eredményeként a feszültség a berendezés termináljain, az U berendezésen:
U berendezés = Fel + U1 + U2
Ha L1 + L2 + L3 = 50 cm, és a hullám 8/20 µs, 8 kA amplitúdóval, akkor a feszültség a berendezés kapcsain felül + 500 V lesz.

Csatlakozás műanyag házban

Az alábbi J39 ábra bemutatja az SPD csatlakoztatását műanyag házban.

J39. Ábra - Példa a műanyag ház csatlakozására

Csatlakozás fémházban

Fémes burkolatú kapcsolóberendezés-szerelvény esetén célszerű lehet az SPD-t közvetlenül a fémes házhoz csatlakoztatni, a burkolatot védővezetőként használni (lásd J40. Ábra).
Ez az elrendezés megfelel az IEC 61439-2 szabványnak, és a szerelvény gyártójának meg kell győződnie arról, hogy a ház jellemzői lehetővé teszik ezt a felhasználást.

J40. Ábra - Példa a csatlakozásra a fémházban

Vezető keresztmetszete

Az ajánlott minimális vezető keresztmetszet figyelembe veszi:

• A szokásos nyújtandó szolgáltatás: A villámáram hullámának áramlása maximális feszültségesés alatt (50 cm szabály).
  Megjegyzés: Ellentétben az 50 Hz-es alkalmazásokkal, mivel a villámlás magas frekvenciájú, a vezető keresztmetszetének növekedése nem csökkenti nagyban a nagyfrekvenciás impedanciáját.
• A vezetők ellenállnak a rövidzárlati áramoknak: A vezetőnek ellenállnia kell a rövidzárlati áramnak a maximális védelmi rendszer kikapcsolási ideje alatt.
  Az IEC 60364 a telepítés bejövő végén javasolja a következők legkisebb keresztmetszetét:
• 4 mm2 (Cu) a 2. típusú SPD csatlakoztatásához;
• 16 mm2 (Cu) az 1. típusú SPD csatlakoztatásához (villámvédelmi rendszer jelenléte).

Példák jó és rossz SPD telepítésekre

J41. Ábra - Példák jó és rossz SPD telepítésekre

A berendezés telepítését a telepítési szabályok szerint kell elvégezni: a kábelek hosszának 50 cm-nél kisebbnek kell lennie.

A túlfeszültség-védelmi eszköz kábelezési szabályai
Az 1 szabály

Az első betartandó szabály az, hogy a hálózat (a külső SCPD-n keresztül) és a földelő kapocs között az SPD-kapcsolatok hossza ne haladja meg az 50 cm-t.
A J42. Ábra az SPD csatlakoztatásának két lehetőségét mutatja be.
J42. Ábra - SPD külön vagy integrált külső SCPD-vel

Az 2 szabály

A védett kimenő adagolók vezetői:

• csatlakoztatni kell a külső SCPD vagy az SPD csatlakozóihoz;
• fizikailag el kell választani a szennyezett bejövő vezetékektől.

Az SPD és az SCPD kapcsaitól jobbra találhatók (lásd J43. Ábra).

J43. Ábra - A védett kimenő adagolók csatlakozásai az SPD termináloktól jobbra vannak

Az 3 szabály

A bejövő adagoló fázis, semleges és védő (PE) vezetőknek egymás mellett kell haladniuk a hurok felületének csökkentése érdekében (lásd J44. Ábra).

Az 4 szabály

Az SPD bejövő vezetőinek távol kell lenniük a védett kimenő vezetőktől, hogy elkerüljék a csatolással történő szennyezést (lásd J44. Ábra).

Az 5 szabály

A kábeleket a ház fémrészeihez kell rögzíteni (ha vannak) annak érdekében, hogy minimalizálják a keret hurok felületét, és ezáltal árnyékoló hatást élvezzenek az EM zavarai ellen.

Minden esetben ellenőrizni kell, hogy a kapcsolótáblák és házak keretei nagyon rövid csatlakozásokkal vannak-e földelve.

Végül árnyékolt kábelek használata esetén kerülni kell a nagy hosszúságot, mert ezek csökkentik az árnyékolás hatékonyságát (lásd J44. Ábra).

J44. Ábra - Példa az EMC javítására a hurokfelületek csökkentésével és a közös impedancia csökkentésével egy elektromos házban

Túlfeszültség-védelem Alkalmazási példák

SPD alkalmazás példa a Szupermarketben

J46. Ábra - Távközlési hálózat

Megoldások és sematikus ábra

• A túlfeszültség-levezető választási útmutató lehetővé tette a túlfeszültség-levezető pontos értékének meghatározását a berendezés bejövő végén és a hozzá tartozó leválasztó megszakító értékét.
• Mivel az érzékeny eszközök (U_manó <1.5 kV) 10 m-nél nagyobb távolságra vannak a bejövő védőberendezéstől, a finomvédelem túlfeszültség-levezetőit a terhekhez a lehető legközelebb kell felszerelni.
• A hideg helyiségek jobb szolgáltatás-folytonosságának biztosítása érdekében: „si” típusú maradékáramú megszakítókat kell használni, hogy elkerüljék a földpotenciál növekedése által okozott kellemetlenségeket, amikor a villám hullám áthalad.
• A légköri túlfeszültségek elleni védelem érdekében: 1 telepítsen egy túlfeszültség-levezetőt a fő kapcsolótáblára. A 2. ábra szerint mindegyik kapcsolótáblába (1 és 2) szereljen be egy finomvédelmi túlfeszültség-levezetőt, amely az érzékeny eszközöket a bejövő túlfeszültség-levezetőtől 10 m-nél távolabb helyezi el. A 3. ábra szerint telepítsen egy túlfeszültség-levezetőt a távközlési hálózatra a szállított eszközök, például tűzjelzők, modemek, telefonok, faxok védelme érdekében.

Kábelezési ajánlások

• Gondoskodjon az épület földelemeinek egyenlő potenciáljáról.
• Csökkentse a hurkolt tápkábel területeit.

Telepítési ajánlások

• Telepítsen egy túlfeszültség-levezetőt, I_max = 40 kA (8/20 µs), és egy iC60 bontó megszakító 40 A-ra.
• Telepítsen finomvédelemű túlfeszültség-levezetők, I_max = 8 kA (8/20 µs) és a hozzájuk tartozó iC60 megszakítók 10 A névleges megszakítókkal

J46. Ábra - Távközlési hálózat

SPD fotovoltaikus alkalmazásokhoz

Túlfeszültség előfordulhat az elektromos berendezésekben különböző okok miatt. Ennek oka lehet:

• Az elosztó hálózat villámlás vagy bármilyen elvégzett munka eredményeként.
• Villámcsapások (a közelben vagy épületeken és napelemeken, vagy villámvezetőkön).
• Változások az elektromos mezőben a villámlás következtében.

Mint minden kültéri szerkezet, a fotovillamos berendezések is ki vannak téve a villámlás kockázatának, amely régiónként változik. Megelőző és letartóztató rendszereknek és eszközöknek helyben kell lenniük.

Védelem potenciálkiegyenlítéssel

Az első biztosíték egy közeg (vezető), amely biztosítja az egyenértékű kötést a fotovillamos berendezés összes vezető része között.

A cél az összes földelt vezető és fém alkatrész összekapcsolása, és így egyenlő potenciált teremt a telepített rendszer minden pontján.

Túlfeszültség-védő eszközökkel (SPD) védett

Az SPD-k különösen fontosak az érzékeny elektromos berendezések, például az AC / DC inverter, a felügyeleti eszközök és a PV-modulok, valamint a 230 VAC-os elektromos elosztóhálózatról táplált egyéb érzékeny berendezések védelme szempontjából. A következő kockázatértékelési módszer az Lcrit kritikus hosszúságának értékelésén és annak a dc vonalak kumulatív hosszúságának L-vel való összehasonlításán alapul.
SPD védelemre van szükség, ha L ≥ Lcrit.
Az Lcrit a fotovillamos telepítés típusától függ, és kiszámítása a következő táblázatban (J47. Ábra) található:

J47. Ábra - SPD DC választás

L a következők összege:

• az inverter (ek) és az elosztódoboz (ok) közötti távolságok összege, figyelembe véve, hogy az ugyanabban a vezetékben elhelyezett kábel hosszát csak egyszer számoljuk, és
• az elosztódoboz és a húrot alkotó fotovoltaikus modulok csatlakozási pontjai közötti távolságok összege, figyelembe véve, hogy az ugyanabban a vezetékben elhelyezkedő kábel hosszát csak egyszer számoljuk.

Ng az ív villámsűrűsége (ütések száma / km2 / év).

J48. Ábra - SPD kiválasztás

SPD védelem
Települések	PV modulok vagy tömbdobozok		Inverter DC oldala	Inverter váltóáramú oldala		Fő tábla
	LDC			LAC		Villámhárító
Kritériumai	<10 m	> 10 m		<10 m	> 10 m	Igen	Nem
Az SPD típusa	Nem szükséges	„SPD 1” 2. típus [a]	„SPD 2” 2. típus [a]	Nem szükséges	„SPD 3” 2. típus [a]	„SPD 4” 1. típus [a]	„SPD 4” 2. típus, ha Ng> 2.5 és felsővezeték

[a]. 1 2 3 4 Az 1. típusú elválasztási távolságot az EN 62305 szerint nem tartják be.

SPD telepítése

Az egyenáramú oldalon lévő SPD-k száma és elhelyezkedése a napelemek és az inverter közötti kábelek hosszától függ. Az SPD-t az inverter közelében kell elhelyezni, ha a hossza kevesebb, mint 10 méter. Ha nagyobb, mint 10 méter, szükség van egy második SPD-re, amelyet a napelemhez közeli dobozban kell elhelyezni, az első az inverter területén található.

A hatékonyság érdekében az SPD csatlakozókábeleinek az L + / L-hálózathoz, valamint az SPD földelő sorkapcsa és a földelő gyűjtősín közé a lehető legrövidebbnek kell lenniük - kevesebb, mint 2.5 méter (d1 + d2 <50 cm).

Biztonságos és megbízható fotovoltaikus energiatermelés

A „generátor” és az „átalakító” rész távolságától függően szükség lehet két vagy több túlfeszültség-levezető felszerelésére, hogy mind a két alkatrész védelme biztosított legyen.

J49. Ábra - SPD helye

Túlfeszültség-védelmi műszaki kiegészítők

Villámvédelmi előírások

Az IEC 62305 szabvány 1–4. Részei (NF EN 62305 1. – 4. Rész) átszervezi és frissíti a villámvédelmi rendszerekről szóló IEC 61024 (sorozat), IEC 61312 (sorozat) és IEC 61663 (sorozat) szabványos kiadványokat.

1. rész - Általános elvek

Ez a rész általános információkat tartalmaz a villámokról és azok jellemzőiről, valamint általános adatokat, és bemutatja a többi dokumentumot.

2. rész - Kockázatkezelés

Ez a rész azt az elemzést mutatja be, amely lehetővé teszi egy szerkezet kockázatának kiszámítását és a különböző védelmi forgatókönyvek meghatározását a műszaki és gazdasági optimalizálás lehetővé tétele érdekében.

3. rész - A szerkezetek fizikai károsodása és életveszély

Ez a rész ismerteti a közvetlen villámcsapások elleni védelmet, ideértve a villámvédelmi rendszert, a lefelé vezetőt, a földelővezetéket, az ekvipotencialitást és ennélfogva az potenciálkiegyenlítéssel ellátott SPD-t (1. típusú SPD).

4. rész - Elektromos és elektronikus rendszerek a szerkezetekben

Ez a rész ismerteti a villámok okozta hatások elleni védelmet, ideértve az SPD által biztosított védelmi rendszert (2. és 3. típus), a kábelek árnyékolását, az SPD telepítésének szabályait stb.

Ezt a szabványsorozatot a következők egészítik ki:

• az IEC 61643 szabványsorozat a túlfeszültség-védelmi termékek meghatározásához (lásd: Az SPD alkatrészei);
• az IEC 60364-4 és -5 szabványsorozatok a termékek LV villamos berendezésekben történő alkalmazásához (lásd az SPD élettartamának végét jelző leírást).

Az SPD összetevői

Az SPD főként a következőkből áll (lásd J50. Ábra):

1. egy vagy több nemlineáris alkatrész: az éles rész (varisztor, gázkisülési cső [GDT] stb.);
2. egy hővédő eszköz (belső leválasztó), amely megvédi az élettartam végén bekövetkező termikus elszabadulástól (SPD varisztorral);
3. az SPD élettartamának végét jelző mutató; Egyes SPD-k lehetővé teszik a jelzés távoli jelentését;
4. egy külső SCPD, amely védelmet nyújt a rövidzárlatok ellen (ez az eszköz integrálható az SPD-be).

J50. Ábra - Az SPD diagramja

Az élő rész technológiája

Számos technológia áll rendelkezésre az élő rész megvalósítására. Mindegyiküknek vannak előnyei és hátrányai:

• Zener diódák;
• A gázkibocsátó cső (vezérelt vagy nem vezérelt)
• A varisztor (cink-oxid-varisztor [ZOV]).

Az alábbi táblázat 3 általánosan használt technológia jellemzőit és elrendezését mutatja.

J51. Ábra - Összefoglaló teljesítménytábla

Összetevő	Gázkisülési cső (GDT)	Kapszulázott szikrahézag	Cink-oxid varisztor	GDT és varisztor sorozatban	Kapszulázott szikrahézag és varisztor párhuzamosan
jellemzők
Üzemmód	Feszültség kapcsolás	Feszültség kapcsolás	Feszültségkorlátozás	Feszültség-kapcsolás és -korlátozás sorozatban	Feszültség-kapcsolás és -korlátozás párhuzamosan
Működési görbék
Alkalmazás	Telekommunikációs hálózat LV hálózat (varisztorhoz társítva)	LV hálózat	LV hálózat	LV hálózat	LV hálózat
SPD típus	Típus 2	Típus 1	1. vagy 2. típus	1-es típus + 2-es típus	1-es típus + 2-es típus

Az SPD életciklus végének jelzése

Az élettartam végét jelző indikátorok a belső szakaszolóhoz és az SPD külső SCPD-jéhez kapcsolódnak, hogy tájékoztassák a felhasználót arról, hogy a berendezés már nincs védve a légköri eredetű túlfeszültségektől.

Helyi jelzés

Ezt a funkciót általában a telepítési kódok igénylik. Az élettartam végének jelzését egy jelzőfény (világító vagy mechanikus) adja meg a belső szakaszolóra és / vagy a külső SCPD-re.

Amikor a külső SCPD-t egy biztosíték eszköz valósítja meg, ennek a funkciónak a biztosításához biztosítót kell biztosítani egy ütővel és egy kioldórendszerrel ellátott talppal.

Beépített leválasztó megszakító

A mechanikus kijelző és a kezelőfogantyú helyzete lehetővé teszi az életciklus végének természetes jelzését.

Helyi jelzés és távoli jelentés

A XXX Electric márkájú iQuick PRD SPD „bekötésre kész” típusú, beépített megszakítóval.

Helyi jelzés

Az iQuick PRD SPD (lásd J53. ábra) helyi mechanikai állapotjelzőkkel van felszerelve:

• a (piros) mechanikus jelző és a megszakító megszakító fogantyújának helyzete az SPD leállítását jelzi;
• az egyes patronok (piros) mechanikus jelzője a patron élettartamának végét jelzi.

J53. Ábra - iQuick PRD 3P + N SPD a XXX Electric márkától

Távoli jelentés

(lásd J54. ábra)

Az iQuick PRD SPD fel van szerelve egy jelző érintkezővel, amely lehetővé teszi a következők távoli jelentését:

• patron élettartama;
• hiányzó patron, és amikor visszatette a helyére;
• hiba a hálózaton (rövidzárlat, semleges, fázis / semleges irányváltás leválasztása);
• helyi kézi kapcsolás.

Ennek eredményeként a telepített SPD-k működési állapotának távfelügyelete lehetővé teszi, hogy ezek a készenléti állapotban lévő védőeszközök mindig üzemkészek legyenek.

J54. Ábra - Jelzőfény telepítése iQuick PRD SPD-vel

J55. Ábra - Az SPD állapot távoli kijelzése a Smartlink segítségével

Karbantartás az élet végén

Amikor az élettartam végének jelzője leállást jelez, az SPD-t (vagy a szóban forgó patront) ki kell cserélni.

Az iQuick PRD SPD esetében megkönnyíti a karbantartást:

• Az élettartam végén lévő patron (cserélendő) a karbantartási osztályon könnyen azonosítható.
• Az élettartam végén lévő patron teljes biztonsággal kicserélhető, mert egy biztonsági eszköz megtiltja a leválasztó megszakító bezárását, ha hiányzik egy patron.

A külső SCPD részletes jellemzői

A jelenlegi hullám ellenáll

Az aktuális hullám ellenáll a külső SCPD-k tesztjeinek, az alábbiak szerint:

• Adott besorolás és technológia (NH vagy hengeres biztosíték) esetén az áramhullám-ellenállóképesség jobb az aM típusú biztosítékkal (motorvédelem), mint a gG típusú biztosítékkal (általános használat).
• Adott besorolás esetén az áramhullám jobban megviseli a megszakítót, mint a biztosítékot. Az alábbi J56. Ábra a feszültséghullám-ellenállási vizsgálatok eredményeit mutatja:
• az Imax = 20 kA-ra definiált SPD védelme érdekében a választandó külső SCPD vagy MCB 16 A, vagy aM 63 A biztosíték, Megjegyzés: ebben az esetben a gG 63 A biztosíték nem megfelelő.
• az Imax = 40 kA-ra definiált SPD védelme érdekében a választandó külső SCPD vagy 40 A MCB, vagy a A 125 A biztosíték,

J56. Ábra - Az SCPD-k feszültséghullám-ellenálló képességeinek összehasonlítása az I-hez_max = 20 kA és én_max = 40 kA

Telepített feszültség védelmi szint

Általában:

• A megszakító kapcsain a feszültségesés nagyobb, mint a biztosítékeszköz kapcsain. Ennek oka, hogy a megszakító alkatrészeinek (termikus és mágneses kioldó eszközök) impedanciája nagyobb, mint egy biztosítéké.

Azonban:

• A feszültségesések közötti különbség kicsi marad a 10 kA-t meg nem haladó áramhullámok esetén (az esetek 95% -a);
• A beépített Up feszültség védelmi szint a kábelezés impedanciáját is figyelembe veszi. Ez magas lehet egy biztosítéktechnika esetében (az SPD-től távol eső védőberendezés), és egy megszakítótechnika esetében alacsony (megszakító az SPD-hez közel, sőt beépítve is).

Megjegyzés: A beépített feszültség-védelmi szint a feszültségesések összege:

• az SPD-ben;
• a külső SCPD-ben;
• a berendezés kábelezésében

Védelem az impedancia rövidzárlat ellen

Az impedancia rövidzárlat sok energiát elvezet, és nagyon gyorsan ki kell küszöbölni, hogy elkerülhető legyen a berendezés és az SPD károsodása.

A J57. Ábra összehasonlítja a védelmi rendszer válaszidejét és energiakorlátozását egy 63 A aM biztosítékkal és egy 25 A megszakítóval.

Ennek a két védelmi rendszernek ugyanaz a 8/20 µs áramhullám-ellenállóképessége (27 kA, illetve 30 kA).

J57. Ábra - Idõ / áram és energia korlátozási görbék összehasonlítása egy megszakítóhoz és egy azonos 8/20 µs áramhullám-ellenálló képességû biztosítékhoz

Villámhullám terjedése

Az elektromos hálózatok alacsony frekvenciájúak, és ennek eredményeként a feszültséghullám terjedése pillanatnyi a jelenség gyakoriságához képest: a vezető bármely pontján a pillanatnyi feszültség megegyezik.

A villámhullám nagyfrekvenciás jelenség (több száz kHz-től MHz-ig):

• A villámhullám egy vezető mentén terjed, a jelenség gyakoriságához képest bizonyos sebességgel. Ennek eredményeként egy adott időpontban a feszültségnek nincs ugyanaz az értéke a közeg minden pontján (lásd J58. Ábra).

J58. Ábra - Villámhullám terjedése egy vezetőben

• A közeg változása a hullám terjedésének és / vagy visszaverődésének jelenségét hozza létre, a következőktől függően:

1. a impedancia különbsége a két média között;
2. a progresszív hullám frekvenciája (impulzus esetén az emelkedési idő meredeksége);
3. a közeg hossza.

Különösen teljes visszaverődés esetén a feszültség értéke megduplázódhat.

Példa: az SPD általi védelem esete

A villámhullámra alkalmazott jelenség modellezése és a laboratóriumi vizsgálatok azt mutatták, hogy a 30 m-es kábel által meghajtott terhelés, amelyet egy SPD védett az UpD feszültség mellett, reflexiós jelenségek miatt maximálisan 2 x U_P (lásd J59. ábra). Ez a feszültséghullám nem energikus.

J59. Ábra - Villámhullám visszaverődése a kábel végén

Korrekciós intézkedéseket

A három tényező (az impedancia, a frekvencia, a távolság különbsége) közül az egyetlen, amely valóban szabályozható, az SPD és a védendő terhelés közötti kábel hossza. Minél nagyobb ez a hosszúság, annál nagyobb a visszaverődés.

Általában az épületben szembesülő túlfeszültség frontok esetében a reflexiós jelenségek 10 m-től jelentősek, és 30 m-től megduplázhatják a feszültséget (lásd J60. Ábra).

Szükség van egy második SPD finomvédelemre történő felszerelésére, ha a kábel hossza meghaladja a 10 m-t az érkező végű SPD és a védendő berendezés között.

J60. Ábra - Maximális feszültség a kábel szélén hossza szerint a beeső feszültség elejéig = 4kV / us

Példa villámáramra a TT rendszerben

A fázis és a PE, illetve a fázis és a PEN közötti közös üzemmódú SPD a rendszer földelésének bármilyen típusára van telepítve (lásd J61. Ábra).

A pilonokhoz használt R1 semleges földelő ellenállás kisebb ellenállással rendelkezik, mint a telepítéshez használt R2 földelő ellenállás.

A villámáram az ABCD áramkörön keresztül a legkönnyebb úton halad a földre. Sorozatosan halad át a V1 és V2 varisztorokon, ami az SPD (U_P1 + U_P2) szélsőséges esetekben az A és C terminálokon, a létesítmény bejáratánál jelenik meg.

J61. Ábra - Csak közös védelem

A Ph és N közötti terhelések hatékony védelme érdekében csökkenteni kell a differenciál üzemmód feszültségét (A és C között).

Ezért egy másik SPD architektúrát használnak (lásd J62. Ábra)

A villámáram az ABH áramkörön keresztül áramlik, amelynek impedanciája kisebb, mint az ABCD áramkörnek, mivel a B és H között használt komponens impedanciája null (gázzal töltött szikrahézag). Ebben az esetben a differenciális feszültség megegyezik az SPD maradék feszültségével (U_P2).

J62. Ábra - Közös és differenciálvédelem