Apsauga nuo žaibo srovės viršįtampių ir viršįtampių

Apsauga nuo žaibo srovės viršįtampių ir viršįtampių

Atmosferos kilmės viršįtampis
Viršįtampio apibrėžimai

Viršįtampis (sistemoje) bet kokia įtampa tarp vieno fazinio laidininko ir įžeminimo arba tarp fazinių laidininkų, kurių didžiausia vertė viršija atitinkamą didžiausios įtampos smailę pagal įrangos apibrėžimą iš Tarptautinio elektrotechnikos žodyno (IEV 604-03-09)

Įvairių tipų viršįtampis

Viršįtampa yra įtampos impulsas arba banga, kuri yra ant vardinės tinklo įtampos (žr. J1 pav.)

Šiam viršįtampio tipui būdinga (žr. J2 pav.):

• pakilimo laikas tf (μs);
• gradientas S (kV / μs).

Viršįtampa sutrikdo įrangą ir sukuria elektromagnetinę spinduliuotę. Be to, dėl viršįtampio (T) trukmės elektros grandinėse atsiranda energijos pikas, kuris gali sugadinti įrangą.
J2 pav. Pagrindinės viršįtampio charakteristikos

Keturi tipai viršįtampio gali sutrikdyti elektros instaliaciją ir apkrovas:

• Perjungimo viršįtampiai: aukšto dažnio viršįtampiai arba sprogimo trikdžiai (žr. J1 pav.), Kuriuos sukelia pastoviosios būsenos pasikeitimas elektros tinkle (skirstomųjų įrenginių veikimo metu).
• Galios dažnio viršįtampiai: tokio pat dažnio kaip ir tinklas (50, 60 arba 400 Hz) viršįtampiai, kuriuos sukelia nuolatinis tinklo būsenos pasikeitimas (po gedimo: izoliacijos gedimas, nulinio laidininko gedimas ir kt.).
• Viršįtampiai, kuriuos sukelia elektrostatinė iškrova: labai trumpi labai aukšto dažnio viršįtampiai (kelios nanosekundės), atsirandantys dėl susikaupusių elektrinių krūvių iškrovimo (pavyzdžiui, žmogus, einantis ant kilimo su izoliaciniais padais, elektriniu būdu įkraunamas kelių kilovoltų įtampa).
• Atmosferos kilmės viršįtampiai.

Atmosferos kilmės viršįtampio charakteristikos

Žaibo smūgiai keliais skaičiais: Žaibo blyksniai sukuria ypač didelį kiekį impulsinės elektros energijos (žr. J4 pav.)

• kelių tūkstančių amperų (ir kelių tūkstančių voltų)
• aukšto dažnio (maždaug 1 megahercas)
• trumpalaikė (nuo mikrosekundės iki milisekundės)

Nuo 2000 iki 5000 audrų visame pasaulyje nuolat vyksta. Šias audras lydi žaibo smūgiai, kurie kelia rimtą pavojų žmonėms ir įrangai. Žaibo blyksniai pasiekia žemę vidutiniškai nuo 30 iki 100 smūgių per sekundę, ty 3 milijardai žaibo smūgių per metus.

J3 paveikslo lentelėje pateikiamos kai kurios žaibo smūgio vertės su jų tikimybe. Kaip matyti, 50% žaibo smūgių srovė viršija 35 kA, o 5% - 100 kA. Todėl žaibo smūgiu perduodama energija yra labai didelė.

J3 pav. Žaibo iškrovos verčių pavyzdžiai, pateikti pagal standartą IEC 62305-1 (2010 m. - A.3 lentelė)

J4 pav. - žaibo srovės pavyzdys

Žaibas taip pat sukelia daug gaisrų, daugiausia žemės ūkio rajonuose (sugriauna namus arba tampa netinkami naudoti). Aukštybiniai pastatai yra ypač linkę į žaibo smūgius.

Poveikis elektros instaliacijoms

Žaibas pažeidžia visų pirma elektrines ir elektronines sistemas: transformatorius, elektros skaitiklius ir elektros prietaisus gyvenamosiose ir pramoninėse patalpose.

Žaibo padarytos žalos atlyginimo kaina yra labai didelė. Tačiau labai sunku įvertinti pasekmes:

• kompiuterių ir telekomunikacijų tinklų trikdžiai;
• gedimai, atsirandantys vykdant programuojamas loginio valdiklio programas ir valdymo sistemas.

Be to, eksploatacinių nuostolių kaina gali būti daug didesnė nei sunaikintos įrangos vertė.

Žaibo smūgio poveikis

Žaibas yra aukšto dažnio elektrinis reiškinys, sukeliantis visų laidžių daiktų, ypač elektros laidų ir įrangos, viršįtampį.

Žaibo smūgiai gali paveikti pastato elektrines (ir (arba) elektronines) sistemas dviem būdais:

• dėl tiesioginio žaibo smūgio poveikio pastatui (žr. J5 a pav.);
• netiesioginis žaibo smūgio poveikis pastatui:
• Žaibas gali nukristi ant elektros energijos tiekimo linijos, tiekiančios pastatą (žr. J5 b pav.). Perteklinė srovė ir viršįtampa gali išsiskleisti kelis kilometrus nuo smūgio vietos.
• Prie elektros energijos tiekimo linijos gali nukristi žaibo smūgis (žr. J5 pav. C). Būtent žaibo srovės elektromagnetinė spinduliuotė sukuria didelę srovę ir viršįtampį elektros energijos tiekimo tinkle. Pastaraisiais dviem atvejais pavojingas sroves ir įtampas perduoda maitinimo tinklas.

Prie pastato gali nukristi žaibo smūgis (žr. J5 d pav.). Žemės potencialas aplink smūgio vietą pavojingai kyla.

J5 pav. Įvairūs žaibo smūgio tipai

Visais atvejais pasekmės elektros instaliacijoms ir apkrovoms gali būti dramatiškos.

J6 pav. - žaibo smūgio pasekmė

Žaibas krinta ant neapsaugoto pastato.	Žaibas krinta netoli oro linijos.	Prie pastato krinta žaibas.
Žaibo srovė teka į žemę per daugmaž laidžiąsias pastato konstrukcijas, turinčias labai žalingą poveikį: terminis poveikis: Labai smarkus medžiagų perkaitimas, sukeliantis gaisrą mechaniniai efektai: konstrukcijos deformacija terminis blyksnis: ypač pavojingas reiškinys esant degiosioms ar sprogiosioms medžiagoms (angliavandeniliams, dulkėms ir kt.)	Žaibo srovė sukuria viršįtampius per elektromagnetinę indukciją paskirstymo sistemoje. Šie viršįtampiai skleidžiami linija iki pastatų viduje esančios elektros įrangos.	Žaibo smūgis sukelia tuos pačius viršįtampius, kaip ir aprašyti priešingumai. Be to, žaibo srovė grįžta iš žemės į elektros instaliaciją, taip sukeldama įrangos gedimus.
Pastatas ir jo viduje esančios instaliacijos paprastai yra sunaikintos	Pastato viduje esančios elektros instaliacijos paprastai yra sunaikintos.

Įvairūs sklidimo būdai

Bendras režimas

Tarp gyvų laidininkų ir žemės atsiranda bendro režimo viršįtampiai: fazė į žemę arba neutrali į žemę (žr. J7 pav.). Jie yra pavojingi prietaisams, kurių rėmas yra sujungtas su žeme dėl dielektriko sugedimo pavojaus.

J7 pav. - bendras režimas

Diferencinis režimas

Tarp įtampos laidininkų atsiranda diferencinio režimo viršįtampiai:

nuo fazės iki fazės arba nuo fazės iki neutralios (žr. J8 pav.). Jie ypač pavojingi elektroninei įrangai, jautriai techninei įrangai, pavyzdžiui, kompiuterinėms sistemoms ir kt.

J8 pav. - diferencialinis režimas

Žaibo bangos apibūdinimas

Reiškinių analizė leidžia apibrėžti žaibo srovės ir įtampos bangų tipus.

• IEC standartuose atsižvelgiama į 2 srovės bangų tipus:
• 10/350 µs banga: apibūdinti tiesioginio žaibo smūgio srovės bangas (žr. J9 pav.);

J9 pav. - 10/350 µs srovės banga

• 8/20 µs banga: apibūdinti netiesioginio žaibo smūgio srovės bangas (žr. J10 pav.).

J10 pav. - 8/20 µs srovės banga

Šie du žaibo srovės bangų tipai naudojami apibrėžiant SPD (IEC standartas 61643-11) ir įrangos atsparumą žaibo srovėms.

Didžiausia dabartinės bangos vertė apibūdina žaibo smūgio intensyvumą.

Žaibo smūgių sukeliamiems viršįtampiams būdinga 1.2 / 50 µs įtampos banga (žr. J11 pav.).

Šio tipo įtampos bangos naudojamos patikrinti, ar įranga atlaiko atmosferos viršįtampius (impulsinė įtampa pagal IEC 61000-4-5).

J11 pav. - 1.2 / 50 µs įtampos banga

Apsaugos nuo žaibo principas
Bendrosios apsaugos nuo žaibo taisyklės

Procedūra siekiant užkirsti kelią žaibo smūgiui
Pastato apsaugos nuo žaibo poveikio sistema turi apimti:

• konstrukcijų apsauga nuo tiesioginių žaibo smūgių;
• elektros įrenginių apsauga nuo tiesioginių ir netiesioginių žaibo smūgių.

Pagrindinis įrenginio apsaugos nuo žaibo smūgio principas yra užkirsti kelią trikdančiai energijai patekti į jautrią įrangą. Norėdami tai pasiekti, būtina:

• užfiksuoti žaibo srovę ir nukreipti ją į žemę tiesiausiu keliu (vengiant arti jautrios įrangos);
• atlikti įrenginio potencialų sujungimą; Šis potencialų sujungimas įgyvendinamas sujungiant laidininkus, kuriuos papildo apsaugos nuo viršįtampių įtaisai (SPD) arba kibirkščių tarpai (pvz., Antenos stiebo kibirkščių tarpas).
• sumažinti sukeltą ir netiesioginį poveikį, įdiegiant SPD ir (arba) filtrus. Viršįtampių pašalinimui ar apribojimui naudojamos dvi apsaugos sistemos: jos yra žinomos kaip pastato apsaugos sistema (pastatų išorėje) ir elektros instaliacijos apsaugos sistema (pastatų viduje).

Pastatų apsaugos sistema

Pastato apsaugos sistemos vaidmuo yra apsaugoti ją nuo tiesioginių žaibo smūgių.
Sistemą sudaro:

• fiksavimo įtaisas: apsaugos nuo žaibo sistema;
• žemyn laidininkai, skirti perduoti žaibo srovę į žemę;
• „Varnos kojos“ žemės veda sujungtos;
• ryšiai tarp visų metalinių rėmų (potencialų sujungimas) ir įžeminimo laidų.

Kai žaibo srovė teka laidininku, jei tarp jo ir šalia žemės esančių rėmų atsiranda potencialių skirtumų, pastarasis gali sukelti destruktyvius blyksnius.

3 apsaugos nuo žaibo sistemos tipai
Naudojami trys pastatų apsaugos tipai:

Žaibolaidis (paprastas strypas arba su paleidimo sistema)

Žaibolaidis yra metalinis fiksavimo antgalis, pastatytas pastato viršuje. Ją įžemina vienas ar keli laidininkai (dažnai varinės juostos) (žr. J12 pav.).

J12 pav. Žaibolaidis (paprastas strypas arba su paleidimo sistema)

Žaibolaidis įtemptais laidais

Šie laidai yra ištempti virš apsaugotinos konstrukcijos. Jie naudojami apsaugoti specialias konstrukcijas: raketų paleidimo vietas, karines programas ir aukštos įtampos oro linijų apsaugą (žr. J13 pav.).

J13 pav. - Taut laidai

Žaibolaidis su tinkliniu narvu (Faradėjaus narvas)

Ši apsauga apima daugybės laidininkų / juostų simetrišką padėjimą aplink pastatą. (žr. J14 pav.).

Šio tipo apsaugos nuo žaibo sistema naudojama labai atviruose pastatuose, kuriuose yra labai jautri įranga, pavyzdžiui, kompiuterių kambariuose.

J14 pav. Tinklinis narvas (Faradėjaus narvas)

Elektros instaliacijos įrangos pastato apsaugos pasekmės

50% pastato apsaugos sistemos išleidžiamos žaibo srovės grįžta į elektros instaliacijos įžeminimo tinklus (žr. J15 pav.): Galimas rėmų pakilimas labai dažnai viršija laidininkų izoliacijos atsparumą įvairiuose tinkluose ( LV, telekomunikacijos, vaizdo kabeliai ir kt.).

Be to, srovės srautas per žemyn laidininkus sukuria sukeltus viršįtampius elektros instaliacijoje.

Dėl to pastato apsaugos sistema neapsaugo elektros instaliacijos: todėl privaloma numatyti elektros instaliacijos apsaugos sistemą.

J15 pav. Tiesioginė žaibo atgalinė srovė

Apsauga nuo žaibo - Elektros instaliacijos apsaugos sistema

Pagrindinis elektros instaliacijos apsaugos sistemos tikslas yra apriboti viršįtampius iki įrenginiui priimtinų verčių.

Elektros instaliacijos apsaugos sistemą sudaro:

• vienas ar keli BPD, atsižvelgiant į pastato konfigūraciją;
• potencialų surišimas: metalinis atvirų laidžių dalių tinklelis.

Vykdymas

Pastato elektrinių ir elektroninių sistemų apsaugos procedūra yra tokia.

Ieškokite informacijos

• Nustatykite visas jautrias apkrovas ir jų vietą pastate.
• Nurodykite elektrines ir elektronines sistemas bei atitinkamas jų įėjimo į pastatą vietas.
• Patikrinkite, ar pastate ar šalia jo nėra apsaugos nuo žaibo.
• Susipažinkite su nuostatais, taikomais pastato vietai.
• Įvertinkite žaibo smūgių riziką pagal geografinę vietą, maitinimo šaltinio tipą, žaibo smūgio tankį ir kt.

Sprendimo įgyvendinimas

• Sumontuokite laidus ant rėmų tinkleliu.
• Į LV įeinančią skirstyklą įdiekite SPD.
• Kiekvienoje skirstomojoje plokštėje, esančioje šalia jautrios įrangos, įdėkite papildomą SPD (žr. J16 pav.).

J16 pav. Didelio masto elektros instaliacijos apsaugos pavyzdys

Apsaugos nuo viršįtampių įrenginys (SPD)

Apsaugos nuo viršįtampių įtaisai (SPD) naudojami elektros energijos tiekimo tinklams, telefono tinklams ir ryšio bei automatinio valdymo magistralėms.

Apsaugos nuo viršįtampių įtaisas (SPD) yra elektros instaliacijos apsaugos sistemos komponentas.

Šis prietaisas yra lygiagrečiai prijungtas prie maitinimo grandinės apkrovų, kurias jis turi apsaugoti (žr. J17 pav.). Jis taip pat gali būti naudojamas visuose maitinimo tinklo lygiuose.

Tai dažniausiai naudojamas ir efektyviausias apsaugos nuo viršįtampio tipas.

J17 pav. Apsaugos sistemos principas lygiagrečiai

Lygiagrečiai sujungtas SPD turi didelę varžą. Kai sistemoje atsiranda trumpalaikis viršįtampis, prietaiso varža sumažėja, todėl virš SPD varoma viršįtampio srovė, apeinant jautrią įrangą.

Principas

SPD yra skirtas apriboti laikinus atmosferos kilmės viršįtampius ir nukreipti srovės bangas į žemę, siekiant apriboti šio viršįtampio amplitudę iki vertės, kuri nėra pavojinga elektros instaliacijai ir elektros skirstomiesiems ir valdymo įrenginiams.

BPD pašalina viršįtampius

• įprastu režimu, tarp fazės ir neutralios arba žemės;
• diferencialiniu režimu, tarp fazės ir neutralios.

Jei viršįtampa viršija darbinę ribą, SPD

• praleidžia energiją į žemę įprastu režimu;
• paskirsto energiją kitiems gyviems laidininkams diferenciniu režimu.

Trys BPD tipai

Įveskite 1 SPD
1 tipo SPD rekomenduojama naudoti specialiuose paslaugų sektoriaus ir pramonės pastatuose, apsaugotuose nuo žaibo apsaugos sistema ar narveliu su tinkleliu.
Jis apsaugo elektros instaliacijas nuo tiesioginių žaibo smūgių. Jis gali išlaisvinti iš žemės laidininko į tinklo laidininkus sklindančią žaibą.
1 tipo SPD būdinga 10/350 µs srovės banga.

Įveskite 2 SPD
2 tipo SPD yra pagrindinė visų žemos įtampos elektros įrenginių apsaugos sistema. Įrengtas kiekviename elektros skyde, jis apsaugo nuo viršįtampių plitimo elektros įrenginiuose ir apsaugo apkrovas.
2 tipo SPD būdinga 8/20 µs srovės banga.

Įveskite 3 SPD
Šie SPD turi mažą iškrovimo pajėgumą. Todėl juos privaloma įrengti kaip 2 tipo SPD priedą ir šalia jautrių apkrovų.
3 tipo SPD būdinga įtampos bangų (1.2 / 50 μs) ir srovės bangų (8/20 μs) derinys.

BPD norminis apibrėžimas

J18 pav. - SPD standartinė apibrėžtis

1 pastaba: egzistuoja T1 + T2 SPD (arba 1 + 2 tipo SPD), apjungianti apkrovų apsaugą nuo tiesioginių ir netiesioginių žaibo smūgių.

2 pastaba: kai kuriuos T2 SPD taip pat galima deklaruoti kaip T3

BPD charakteristikos

Tarptautinis standartas IEC 61643-11 Edition 1.0 (03/2011) apibrėžia SPD, prijungto prie žemos įtampos paskirstymo sistemų, charakteristikas ir bandymus (žr. J19 pav.).

Žalia spalva - garantuotas BPD veikimo diapazonas.
J19 pav. - SPD su varistoriumi laiko / srovės charakteristika

Bendros savybės

• U_C: Didžiausia nuolatinė darbinė įtampa. Tai kintamosios arba nuolatinės įtampos, virš kurios SPD tampa aktyvus. Ši vertė parenkama pagal vardinę įtampą ir sistemos įžeminimo išdėstymą.
• U_P: Apsaugos nuo įtampos lygis (esant I_n). Tai yra didžiausia įtampa per SPD gnybtus, kai jis yra aktyvus. Ši įtampa pasiekiama, kai BPD tekanti srovė lygi In. Pasirinktas apsaugos nuo įtampos lygis turi būti žemesnis už apkrovos atsparumą viršįtampiui. Žaibo smūgių atveju įtampa per SPD gnybtus išlieka mažesnė nei U_P.
• In: Nominali išlydžio srovė. Tai yra didžiausia 8/20 µs bangos srovės vertė, kurią SPD gali išleisti mažiausiai 19 kartų.

Kodėl yra svarbu?
Tai atitinka vardinę išlydžio srovę, kurią SPD gali atlaikyti mažiausiai 19 kartų: didesnė In vertė reiškia ilgesnį SPD tarnavimo laiką, todėl primygtinai rekomenduojama pasirinkti didesnes vertes nei minimali nustatyta 5 kA vertė.

Įveskite 1 SPD

• I_velniukas: Impulsinė srovė. Tai yra didžiausia 10/350 µs bangos srovės, kurią SPD gali išleisti, iškrauti bent kartą, vertė.

Kodėl aš_velniukas svarbu?
Pagal IEC 62305 standartą trifazės sistemos didžiausia impulso srovės vertė yra 25 kA vienam poliui. Tai reiškia, kad 3P + N tinkle SPD turėtų atlaikyti didžiausią 100 kA impulso srovę, atsirandančią dėl žemės sujungimo.

• I_fi: Automatiškai užgesinti sekimo srovę. Taikoma tik kibirkščių tarpų technologijai. Tai srovė (50 Hz), kurią SPD gali pats pertraukti po blyksnio. Ši srovė visada turi būti didesnė už numatomą trumpojo jungimo srovę įrengimo vietoje.

Įveskite 2 SPD

• Imax: didžiausia išlydžio srovė. Tai yra didžiausia 8/20 µs bangos srovės vertė, kurią SPD gali išleisti vieną kartą.

Kodėl „Imax“ yra svarbus?
Jei palyginsite 2 SPD su tuo pačiu „In“, bet su skirtingu „Imax“: SPD su didesne Imax verte turi didesnę „saugumo ribą“ ir gali atlaikyti didesnę viršįtampio srovę nepažeista.

Įveskite 3 SPD

• U_OC: III klasės (3 tipo) bandymų metu naudojama atviros grandinės įtampa.

pagrindinės pritaikymo sritys

• Žemos įtampos SPD. Šiuo terminu žymimi labai skirtingi prietaisai tiek technologiniu, tiek naudojimo požiūriu. Žemos įtampos SPD yra moduliniai, kad būtų lengvai montuojami KS skirstomųjų skydų viduje. Taip pat yra SPD, pritaikomų maitinimo lizdams, tačiau šie įrenginiai turi mažą iškrovimo pajėgumą.

• Ryšių tinklų BPD. Šie prietaisai apsaugo telefono tinklus, perjungiamuosius tinklus ir automatinio valdymo tinklus (magistralę) nuo viršįtampių, atsirandančių iš išorės (žaibo), ir nuo maitinimo tinklo vidinių įtampų (teršianti įranga, skirstomųjų įrenginių veikimas ir kt.). Tokie SPD taip pat montuojami RJ11, RJ45, ... jungtyse arba integruoti į apkrovas.

pastabos

1. Bandymo seka pagal standartą IEC 61643-11 SPD, pagrįsta MOV (varistoriumi). Iš viso 19 impulsų aš_n:

• Vienas teigiamas impulsas
• Vienas neigiamas impulsas
• 15 impulsų, sinchronizuotų kas 30 ° esant 50 Hz įtampai
• Vienas teigiamas impulsas
• Vienas neigiamas impulsas

2. 1 tipo SPD, po 15 impulsų ties I_n (žr. ankstesnę pastabą):

• Vienas impulsas esant 0.1 x I_velniukas
• Vienas impulsas esant 0.25 x I_velniukas
• Vienas impulsas esant 0.5 x I_velniukas
• Vienas impulsas esant 0.75 x I_velniukas
• Vienas impulsas į mane_velniukas

Elektros instaliacijos apsaugos sistemos projektavimas
Elektros instaliacijos apsaugos sistemos projektavimo taisyklės

Norint apsaugoti pastato elektros instaliaciją, taikomos paprastos taisyklės

• BPD (-ai);
• jo apsaugos sistema.

Elektros paskirstymo sistemos pagrindinės charakteristikos, naudojamos apibrėžiant apsaugos nuo žaibo sistemą ir pasirenkant BPD, siekiant apsaugoti pastato elektros instaliaciją, yra šios:

• BPD
• BPD kiekis
• tipas
• poveikio lygį, kad būtų galima nustatyti maksimalią SPD išleidimo srovę Imax.
• Apsaugos nuo trumpojo jungimo įtaisas
• didžiausia išlydžio srovė Imax;
• trumpojo jungimo srovė Isc montavimo vietoje.

Žemiau J20 pavaizduota loginė schema iliustruoja šią projektavimo taisyklę.

J20 pav. - Apsaugos sistemos parinkimo loginė schema

Kitos SPD pasirinkimo charakteristikos yra iš anksto nustatytos elektros instaliacijai.

• polių skaičius BPD;
• įtampos apsaugos lygis U_P;
• U_C: Didžiausia nuolatinė darbinė įtampa.

Šiame elektros instaliacijos apsaugos sistemos projektavimo poskyryje išsamiau aprašomi apsaugos sistemos pasirinkimo kriterijai pagal įrenginio, saugotinos įrangos ir aplinkos charakteristikas.

Apsaugos sistemos elementai

SPD visada turi būti montuojamas elektros instaliacijos vietoje.

BPD vieta ir tipas

SPD, kuris turi būti įrengtas įrenginio pradžioje, tipas priklauso nuo to, ar yra apsaugos nuo žaibo sistema. Jei pastate įrengta apsaugos nuo žaibo sistema (pagal IEC 62305), reikia įrengti 1 tipo SPD.

SPD, sumontuotam įeinančiame įrenginio gale, IEC 60364 diegimo standartai nustato minimalias šių 2 charakteristikų vertes:

• Nominali I iškrovos srovė_n = 5 kA (8/20) µs;
• Apsaugos nuo įtampos lygis U_P(pas I_n) <2.5 kV.

Papildomų įdiegtinų SPD skaičių nustato:

• aikštelės dydį ir sunkumus montuojant sujungimo laidininkus. Didelėse svetainėse būtina įdiegti SPD kiekvienos skirstymo gaubto įeinančiame gale.
• atstumas, skiriantis jautrias apkrovas, kurios turi būti apsaugotos nuo įeinančio galinio apsauginio įtaiso. Kai kroviniai yra daugiau nei 10 metrų atstumu nuo įeinančio galo apsaugos įtaiso, būtina numatyti papildomą apsaugą nuo smulkių kiek įmanoma arčiau jautrių krovinių. Bangos atspindėjimo reiškiniai didėja nuo 10 metrų žr. Žaibo bangos sklidimas
• poveikio riziką. Labai neapsaugotos vietos atveju įeinantis galinis SPD negali užtikrinti tiek didelio žaibo srovės srauto, tiek pakankamai žemos įtampos apsaugos lygio. Visų pirma, prie 1 tipo BPD paprastai pridedamas 2 tipo BPD.

Žemiau esančioje J21 paveikslo lentelėje parodytas BPD kiekis ir tipas, kurie turi būti nustatyti remiantis dviem aukščiau apibrėžtais veiksniais.

J21 pav. 4 BPD įgyvendinimo atvejai

Apsaugos paskirstyti lygiai

Keli SPD apsaugos lygiai leidžia energiją paskirstyti keliems SPD, kaip parodyta J22 paveiksle, kuriame numatyti trys SPD tipai:

• 1 tipas: kai pastate įrengta apsaugos nuo žaibo sistema ir jis yra įeinančiame įrenginio gale, jis sugeria labai didelį energijos kiekį;
• 2 tipas: sugeria likusius viršįtampius;
• 3 tipas: suteikia „puikią“ apsaugą jautriausiai įrangai, esančiai labai arti krovinių.

Pastaba: 1 ir 2 tipo SPD galima sujungti į vieną SPD
J22 pav. - Puiki apsaugos architektūra

Bendros SPD charakteristikos pagal montavimo charakteristikas
Didžiausia nuolatinė darbinė įtampa Uc

Atsižvelgiant į sistemos įžeminimo išdėstymą, didžiausia nuolatinė darbinė įtampa U_C SPD vertė turi būti lygi arba didesnė už J23 paveikslo lentelėje nurodytas vertes.

J23 pav. - Numatoma minimali U vertė_C SPD, atsižvelgiant į sistemos įžeminimo išdėstymą (remiantis IEC 534.2-60364-5 standarto 53 lentele)

Netaikoma: netaikoma
U: žemos įtampos sistemos linijos-linijos įtampa
a. šios vertės yra susijusios su blogiausio atvejo gedimo sąlygomis, todėl į 10% toleranciją neatsižvelgiama.

Dažniausios UC vertės, parinktos pagal sistemos įžeminimo išdėstymą.
TT, TN: 260, 320, 340, 350 V
IT: 440, 460 V.

Apsaugos nuo įtampos lygis U_P (pas I_n)

IEC 60364-4-44 standartas padeda pasirinkti SPD apsaugos lygį aukštyn, atsižvelgiant į saugomas apkrovas. J24 paveikslo lentelėje nurodytas kiekvienos rūšies įrangos impulsų atsparumas.

J24 pav. Reikalinga nominali įrangos impulsinė įtampa Uw (IEC 443.2-60364-4 44 lentelė)

a. Pagal IEC 60038: 2009.
b. Ši vardinė impulsinė įtampa taikoma tarp įtampos laidininkų ir PE.
c. Kanadoje ir JAV, kai įtampa žemėje yra didesnė nei 300 V, taikoma vardinė impulsinė įtampa, atitinkanti kitą didžiausią įtampą šioje stulpelyje.
d. IT sistemoms, veikiančioms esant 220–240 V įtampai, turi būti naudojama 230/400 eilutė dėl vienos linijos įžeminimo įtampos įžeminimo.

J25 pav. - viršįtampio įrangos kategorija

	I viršįtampio kategorijos įranga yra tinkama naudoti tik stacionariuose pastatų įrenginiuose, kur apsauginės priemonės yra naudojamos už įrangos ribų - pereinamiesiems viršįtampiams apriboti iki nurodyto lygio. Tokios įrangos pavyzdžiai yra ta, kurioje yra elektroninės grandinės, tokios kaip kompiuteriai, prietaisai su elektroninėmis programomis ir kt.
	II įtampos kategorijos įranga yra tinkama prijungti prie stacionarios elektros instaliacijos, užtikrinant įprastą prieinamumo laipsnį, kurio paprastai reikia srovę naudojančiai įrangai. Tokios įrangos pavyzdžiai yra buitinė technika ir panašios apkrovos.
	III viršįtampio kategorijos įranga skirta naudoti stacionariame įrenginyje, esančiame pasroviui, įskaitant pagrindinę skirstomąją plokštę, užtikrinantį aukštą prieinamumo laipsnį. Tokios įrangos pavyzdžiai yra skirstomosios plokštės, automatiniai jungikliai, laidų sistemos, įskaitant kabelius, šynos, jungiamosios dėžės, jungikliai, kištukiniai lizdai) stacionariame įrenginyje, pramoninė įranga ir kai kuri kita įranga, pvz., Stacionarūs varikliai su nuolatinis prisijungimas prie stacionarios instaliacijos.
	IV viršįtampio kategorijos įranga yra tinkama naudoti įrenginio kilmės vietoje arba šalia jo, pavyzdžiui, prieš pagrindinę skirstomąją plokštę. Tokios įrangos pavyzdžiai yra elektros skaitikliai, pirminiai apsaugos nuo viršsrovės įrenginiai ir pulsacijos valdymo įtaisai.

„Įdiegtas“ U_P našumas turėtų būti lyginamas su impulsų atsparumu apkrovoms.

SPD turi U įtampos apsaugos lygį_P tai yra savaime, ty apibrėžta ir išbandyta nepriklausomai nuo jo įrengimo. Praktiškai, norint pasirinkti U_P SPD veikiant, reikia atsižvelgti į saugos ribą, kad būtų galima nustatyti viršįtampius, būdingus įrengiant SPD (žr. J26 paveikslą ir Apsaugos nuo viršįtampių įtaiso prijungimas).

J26 pav. - įdiegtas U_P

„Įdiegtos“ įtampos apsaugos lygis U_P paprastai naudojamas apsaugoti jautrią įrangą 230/400 V elektros instaliacijose, yra 2.5 kV (II viršįtampio kategorija, žr. J27 pav.).

Pastaba:
Jei nustatyto įtampos apsaugos lygio nepavyksta pasiekti gaunamuoju galiniu SPD arba jei jautri įranga yra nutolusi (žr. Apsaugos sistemos elementai # SPD vieta ir tipas Vieta ir SPD tipas, norint pasiekti tikslą, reikia įdiegti papildomą suderintą SPD. reikalingas apsaugos lygis.

Polių skaičius

• Atsižvelgiant į sistemos įžeminimo išdėstymą, būtina numatyti SPD architektūrą, užtikrinančią apsaugą įprasto režimo (CM) ir diferencinio režimo (DM).

J27 pav. - Apsaugos poreikiai pagal sistemos įžeminimo išdėstymą

a. Apsauga nuo fazės ir neutralios gali būti įtraukta į SPD, esančią įrenginio atsiradimo vietoje, arba perkelta arti saugomos įrangos
b. Jei pasiskirsto neutraliai

Pastaba:

Bendro režimo viršįtampis
Pagrindinė apsaugos forma yra įrengti SPD bendru režimu tarp fazių ir PE (arba PEN) laidininko, nepriklausomai nuo naudojamo sistemos įžeminimo tipo.

Diferencinio režimo viršįtampis
TT ir TN-S sistemose neutralaus įžeminimo rezultatas yra asimetrija dėl žemės varžų, dėl kurių atsiranda diferencinio režimo įtampos, nors žaibo smūgio sukelta viršįtampa yra įprasta.

2P, 3P ir 4P SPD
(žr. J28 pav.)
Jie pritaikyti IT, TN-C, TN-CS sistemoms.
Jie suteikia apsaugą tik nuo bendro režimo viršįtampių

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

1P + N, 3P + N SPD
(žr. J29 pav.)
Jie pritaikyti TT ir TN-S sistemoms.
Jie užtikrina apsaugą nuo įprasto ir diferencinio režimo viršįtampių

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

1 tipo BPD pasirinkimas
Impulsinė srovė Iimp

• Kai nėra saugomų pastatų tipo nacionalinių ar specialių taisyklių: impulsinė srovė Iimp turi būti ne mažesnė kaip 12.5 kA (10/350 µs bangos) vienoje šakoje pagal IEC 60364-5-534.
• Kur galioja taisyklės: IEC 62305-2 standartas apibrėžia 4 lygius: I, II, III ir IV

J31 paveikslo lentelėje parodyti skirtingi I lygiai_velniukas reguliavimo atveju.

J30 pav. Pagrindinis subalansuoto I pavyzdys_velniukas srovės paskirstymas 3 fazių sistemoje

J31 pav. - I lentelė_velniukas vertės pagal pastato apsaugos lygį (atsižvelgiant į IEC / EN 62305-2)

Automatinis gesinimas seka I srovę_fi

Ši charakteristika taikoma tik SPD su kibirkščių tarpų technologija. Automatinis gesinimas seka srovę I_fi visada turi būti didesnė už būsimą trumpojo jungimo srovę I_sc įrengimo vietoje.

2 tipo BPD pasirinkimas
Didžiausia išlydžio srovė Imax

Didžiausia išleidimo srovė Imax apibrėžiama pagal numatomą apšvitos lygį, palyginti su pastato vieta.
Didžiausios išleidimo srovės (Imax) vertė nustatoma atliekant rizikos analizę (žr. J32 paveikslo lentelę).

J32 pav. Rekomenduojama didžiausia išleidimo srovė Imax pagal ekspozicijos lygį

Išorinio trumpojo jungimo apsaugos įtaiso (SCPD) pasirinkimas

Apsaugos įtaisai (šiluminis ir trumpasis jungimas) turi būti suderinti su SPD, kad būtų užtikrintas patikimas veikimas, t
užtikrinti paslaugų tęstinumą:

• atlaikyti žaibo srovės bangas
• nesukelti per didelės liekamosios įtampos.

užtikrinti veiksmingą apsaugą nuo visų tipų viršsrovių:

• perkrova po varistoriaus terminio bėgimo;
• mažo intensyvumo trumpasis jungimas (impedantas);
• didelio intensyvumo trumpasis jungimas.

Rizika, kurios reikia vengti pasibaigus BPD
Dėl senėjimo

Natūralaus gyvenimo pasibaigimo dėl senėjimo atveju apsauga yra šiluminio tipo. SPD su varistoriais turi turėti vidinį atjungiklį, kuris išjungia SPD.
Pastaba: Pasibaigus terminiam išbėgimui, SPD su dujų išleidimo vamzdžiu ar uždarytu kibirkštiniu tarpu nėra.

Dėl gedimo

Gyvenimo pabaigos priežastys dėl trumpojo jungimo gedimo yra šios:

• Viršyta maksimali iškrovimo galia. Dėl šio gedimo atsiranda stiprus trumpasis jungimas.
• Gedimas dėl paskirstymo sistemos (neutralus / fazinis perjungimas, neutralus atjungimas).
• Palaipsnis varistoriaus blogėjimas.
  Du pastarieji gedimai sukelia impedantinį trumpąjį jungimą.
  Įrenginys turi būti apsaugotas nuo pažeidimų, atsirandančių dėl šių tipų gedimų: aukščiau apibrėžtas vidinis (šiluminis) atjungiklis nespėja sušilti, taigi veikti.
  Reikėtų įdiegti specialų įtaisą, vadinamą „išoriniu trumpojo jungimo apsaugos įtaisu (išoriniu SCPD)“, galintį pašalinti trumpąjį jungimą. Tai gali būti įgyvendinta grandinės pertraukikliu arba saugiklių įtaisu.

Išorinio SCPD charakteristikos

Išorinis SCPD turėtų būti derinamas su BPD. Jis sukurtas taip, kad atitiktų šiuos du apribojimus:

Žaibo srovė atlaiko

Žaibo srovė atlaiko esminę SPD išorinio trumpojo jungimo apsaugos įtaiso savybę.
Išorinis SCPD neturi išeiti į 15 iš eilės impulsų srovių įėjimo.

Trumpojo jungimo srovė atlaiko

• Pertraukiamoji galia nustatoma pagal montavimo taisykles (IEC 60364 standartas):
  Išorinio SCPD lūžio galia turėtų būti lygi arba didesnė už numatomą trumpojo jungimo srovę Isc montavimo vietoje (pagal IEC 60364 standartą).
• Įrenginio apsauga nuo trumpojo jungimo
  Visų pirma, impedantinis trumpasis jungimas išsklaido daug energijos ir turėtų būti pašalintas labai greitai, kad būtų išvengta žalos įrenginiui ir SPD.
  Teisingą SPD ir jo išorinio SCPD ryšį turi nurodyti gamintojas.

Išorinio SCPD diegimo režimas
Įrenginys „nuosekliai“

SCPD apibūdinamas kaip „nuosekliai“ (žr. J33 pav.), Kai apsaugą atlieka bendras saugomo tinklo apsaugos įtaisas (pvz., Jungties jungiklis prieš įrenginį).

J33 pav. - SCPD „nuosekliai“

Įrenginys „lygiagrečiai“

SCPD apibūdinamas kaip „lygiagretus“ (žr. J34 pav.), Kai apsaugą specialiai atlieka apsaugos įrenginys, susietas su SPD.

• Išorinis SCPD vadinamas „atjungiamuoju jungikliu“, jei funkciją atlieka automatinis jungiklis.
• Atjungiamasis jungiklis gali būti integruotas į SPD arba ne.

J34 pav. - SCPD „lygiagrečiai“

Pastaba:
Jei SPD yra su dujų išleidimo vamzdžiu arba uždarytu kibirkštiniu tarpu, SCPD leidžia iš karto po naudojimo sumažinti srovę.

Apsaugos garantija

Išorinis SCPD turėtų būti suderintas su SPD ir išbandytas bei garantuotas SPD gamintojo pagal IEC 61643-11 standarto rekomendacijas. Jis taip pat turėtų būti sumontuotas laikantis gamintojo rekomendacijų. Kaip pavyzdį žiūrėkite „Electric SCPD + SPD“ koordinavimo lenteles.

Kai šis prietaisas yra integruotas, natūraliai užtikrinama atitiktis gaminio standartui IEC 61643-11.

J35 pav. - SPD su išorine SCPD, neintegruota („iC60N + iPRD 40r“) ir integruota („iQuick PRD 40r“)

Išorinių SCPD charakteristikų santrauka

Išsami charakteristikų analizė pateikiama skyriuje Išsamios išorinio SCPD charakteristikos.
J36 paveikslo lentelėje pavyzdyje pateikiama charakteristikų santrauka pagal įvairius išorinio SCPD tipus.

J36 pav. 2-ojo tipo SPD apsaugos nuo eksploatavimo pabaigos charakteristikos pagal išorinius SCPD

Išorinio SCPD diegimo režimas	Nuosekliai	Lygiagrečiai
		Su saugikliu susijusi apsauga	Su grandinės pertraukiklio apsauga susijusi	Integruota automatinio jungiklio apsauga
Įrangos apsauga nuo viršįtampių	=	=	=	=
	BPD tinkamai apsaugo įrangą, kad ir kokia būtų išorinė SCPD
Įrenginio apsauga pasibaigus eksploatavimo laikui	-	=	+	+++
	Nėra jokios apsaugos garantijos	Gamintojo garantija		Visiška garantija
		Apsauga nuo impedanso trumpojo jungimo nėra gerai užtikrinta	Puikiai užtikrinta apsauga nuo trumpojo jungimo
Tarnybos tęstinumas gyvenimo pabaigoje	- -	+	+	+
	Visas diegimas uždarytas	Išjungta tik SPD grandinė
Priežiūra gyvenimo pabaigoje	- -	=	+	+
	Reikalingas įrenginio išjungimas	Saugiklių keitimas	Skubus nustatymas iš naujo

BPD ir apsaugos įtaisų koordinavimo lentelė

Žemiau esančioje J37 paveikslo lentelėje pateikiama „XXX Electric“ prekės ženklo 1 ir 2 tipo SPD automatinių jungiklių (išorinio SCPD) atjungimo koordinacija visiems trumpojo jungimo srovių lygiams.

„SPD“ ir jo atjungiamųjų jungiklių koordinavimas, kurį nurodo ir garantuoja „Electric“, užtikrina patikimą apsaugą (žaibo bangos atlaiko, sustiprinta impedanso trumpojo jungimo srovių apsauga ir kt.)

J37 pav. - SPD ir jų atjungiklių automatinių jungiklių derinimo lentelės pavyzdys. Visada remkitės naujausiomis gamintojų pateiktomis lentelėmis.

Koordinavimas su priešais esančiais apsaugos įtaisais

Koordinavimas su apsaugos nuo viršsrovės prietaisais
Elektros instaliacijoje išorinis SCPD yra aparatūra, identiška apsaugos aparatui: tai leidžia selektyvumo ir kaskados metodus taikyti techniniam ir ekonominiam apsaugos plano optimizavimui.

Koordinavimas su liekamosios srovės įtaisais
Jei SPD yra įrengtas po apsaugos nuo įžeminimo įtaisu, pastarasis turėtų būti „si“ arba atrankinio tipo, atsparus impulsų srovėms, mažiausiai 3 kA (8/20 μs srovės bangai).

Apsaugos nuo viršįtampių įrenginio montavimas
Apsaugos nuo viršįtampių įtaiso prijungimas

SPD jungtys su apkrovomis turėtų būti kuo trumpesnės, kad būtų sumažinta apsauginės įrangos gnybtų apsaugos įtampa (įdiegta aukštyn).

Bendras SPD jungčių prie tinklo ir įžeminimo gnybtų ilgis neturi viršyti 50 cm.

Viena iš esminių įrangos apsaugos charakteristikų yra didžiausias įtampos apsaugos lygis (įrengtas aukštyn), kurį įranga gali atlaikyti savo gnybtuose. Atitinkamai, SPD turėtų būti pasirinktas su įtampos apsaugos lygiu Up, pritaikytu įrangos apsaugai (žr. J38 pav.). Bendras laidų ilgis yra

L = L1 + L2 + L3.

Aukšto dažnio srovėms šios jungties varža ilgio vienetui yra maždaug 1 µH / m.

Taigi šiam ryšiui taikant Lenzo dėsnį: ΔU = L di / dt

Normalizuota 8/20 µs srovės banga, kurios srovės amplitudė yra 8 kA, atitinkamai sukuria 1000 V įtampą vienam kabelio metrui.

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

J38 pav. - SPD jungtys L <50 cm

Dėl to įtampa per įrangos gnybtus, U įrangą, yra:
U įranga = Aukštyn + U1 + U2
Jei L1 + L2 + L3 = 50 cm, o banga yra 8/20 µs, kai amplitudė yra 8 kA, įtampa įrenginio gnybtuose bus aukštesnė kaip 500 V.

Jungtis plastikiniame gaubte

Žemiau esančiame J39 paveiksle parodyta, kaip prijungti SPD plastikiniame korpuse.

J39 pav. Jungimo plastikiniame korpuse pavyzdys

Jungtis metaliniame gaubte

Jei skirstyklų mazgas yra metaliniame korpuse, gali būti protinga SPD prijungti tiesiai prie metalinio gaubto, kai korpusas naudojamas kaip apsauginis laidininkas (žr. J40 pav.).
Šis susitarimas atitinka IEC 61439-2 standartą, o surinkimo gamintojas turi įsitikinti, kad korpuso charakteristikos leidžia tai naudoti.

J40 pav. Jungimo metaliniame korpuse pavyzdys

Laidininko skerspjūvis

Rekomenduojamame minimaliame laidininko skerspjūvyje atsižvelgiama į:

• Įprasta teikiama paslauga: žaibo srovės bangos srautas esant didžiausiam įtampos kritimui (50 cm taisyklė).
  Pastaba: Skirtingai nuo 50 Hz dažnio, kai žaibas yra aukšto dažnio, laidininko skerspjūvio padidėjimas labai nesumažina jo aukšto dažnio varža.
• Laidininkai atlaiko trumpojo jungimo sroves: laidininkas turi atsispirti trumpojo jungimo srovei maksimalaus apsaugos sistemos išjungimo metu.
  IEC 60364 rekomenduoja, kad įrenginio įeinančiame gale būtų mažiausias skerspjūvis:
• 4 mm2 (Cu) 2 tipo SPD prijungimui;
• 16 mm2 (Cu), skirtas prijungti 1 tipo SPD (yra apsaugos nuo žaibo sistemos).

Gerų ir blogų SPD diegimo pavyzdžiai

J41 pav. Gerų ir blogų SPD diegimo pavyzdžiai

Įrangos montavimas turėtų būti atliekamas pagal montavimo taisykles: kabelių ilgis turi būti mažesnis nei 50 cm.

Apsaugos nuo viršįtampių įrenginio kabelių naudojimo taisyklės
Taisyklė 1

Pirmoji taisyklė, kurios reikia laikytis, yra tai, kad SPD jungčių tarp tinklo (per išorinį SCPD) ir įžeminimo gnybtų ilgis neturi viršyti 50 cm.
J42 paveiksle parodytos dvi SPD prijungimo galimybės.
J42 pav. - SPD su atskiru arba integruotu išoriniu SCPD

Taisyklė 2

Saugomų išeinančių tiektuvų laidininkai:

• turėtų būti prijungtas prie išorinio SCPD arba SPD gnybtų;
• turėtų būti fiziškai atskirti nuo užterštų įeinančių laidininkų.

Jie yra dešinėje nuo SPD ir SCPD gnybtų (žr. J43 pav.).

J43 pav. - Saugomų išeinančių tiektuvų jungtys yra dešinėje nuo SPD gnybtų

Taisyklė 3

Įeinantys tiekimo faziniai, neutralūs ir apsauginiai (PE) laidininkai turėtų eiti vienas šalia kito, kad sumažėtų kilpos paviršius (žr. J44 pav.).

Taisyklė 4

Įeinantys SPD laidininkai turėtų būti nutolę nuo apsaugotų išeinančių laidininkų, kad būtų išvengta jų teršimo sujungiant (žr. J44 pav.).

Taisyklė 5

Kabeliai turėtų būti prikabinti prie metalinių gaubto dalių (jei yra), kad būtų sumažintas rėmo kilpos paviršius ir tokiu būdu būtų apsaugotas nuo EM trikdžių.

Visais atvejais reikia patikrinti, ar skirstomųjų skydų ir korpusų rėmai yra įžeminti per labai trumpus sujungimus.

Galiausiai, jei naudojami ekranuoti kabeliai, reikėtų vengti didelių ilgių, nes jie sumažina ekranavimo efektyvumą (žr. J44 pav.).

J44 pav. - EMS tobulinimo pavyzdys sumažinant kilpos paviršių ir bendrą varžą elektriniame korpuse

Apsauga nuo viršįtampių Taikymo pavyzdžiai

BPD taikymo pavyzdys prekybos centre

J46 pav. - Telekomunikacijų tinklas

Sprendimai ir schema

• Viršįtampio ribotuvo parinkimo vadovas leido nustatyti tikslią viršįtampio ribotuvo vertę įeinančiame įrenginio gale ir susijusio atjungimo grandinės pertraukiklio vertę.
• Kaip jautrūs įtaisai (U_velniukas <1.5 kV) yra daugiau nei 10 m atstumu nuo įeinančio apsaugos įtaiso, smulkiosios apsaugos viršįtampių ribotuvai turi būti įrengti kuo arčiau apkrovos.
• Siekiant užtikrinti geresnį šaltų patalpų aptarnavimo tęstinumą: bus naudojami „si“ tipo liekamosios srovės jungikliai, kad būtų išvengta nepatogumų, atsirandančių dėl žemės potencialo padidėjimo žaibo bangai einant.
• Apsaugai nuo atmosferos viršįtampių: 1, pagrindiniame skirstomajame skydelyje įstatykite viršįtampių ribotuvą. 2, kiekviename skirstomajame skydelyje (1 ir 2) sumontuokite puikios apsaugos viršįtampių ribotuvą, tiekiantį jautrius įtaisus, esančius daugiau nei 10 m nuo įeinančio viršįtampio ribotuvo. 3, telekomunikacijų tinkle įdiekite viršįtampių ribotuvą, kad apsaugotumėte tiekiamus prietaisus, pavyzdžiui, priešgaisrinius signalus, modemus, telefonus, faksus.

Kabelių rekomendacijos

• Užtikrinkite pastato įžeminimo galų potencialą.
• Sumažinkite sujungtų maitinimo kabelių plotus.

Montavimo rekomendacijos

• Įdiekite viršįtampio ribotuvą, I_daugiausia = 40 kA (8/20 µs) ir „iC60“ atjungiklis, kurio įtampa yra 40 A.
• Sumontuokite puikios apsaugos viršįtampių ribotuvus, I_daugiausia = 8 kA (8/20 µs) ir susiję „iC60“ atjungikliai, kurių galia yra 10 A

J46 pav. - Telekomunikacijų tinklas

BPD fotoelektros reikmėms

Dėl įvairių priežasčių elektros įrenginiuose gali atsirasti viršįtampis. Tai gali sukelti:

• Paskirstymo tinklas dėl žaibo ar atliktų darbų.
• Žaibo smūgiai (netoliese, ant pastatų ir saulės elementų arba žaibolaidžių).
• Elektrinio lauko pokyčiai dėl žaibo.

Kaip ir visose lauko konstrukcijose, taip pat ir PV įrenginiams kyla žaibo pavojus, kuris įvairiuose regionuose skiriasi. Turėtų būti įdiegtos prevencinės ir sulaikymo sistemos bei įtaisai.

Apsauga potencialų sujungimu

Pirmoji apsaugos priemonė yra terpė (laidininkas), užtikrinanti potencialų sujungimą tarp visų laidžių PV įrenginio dalių.

Tikslas yra sujungti visus įžemintus laidininkus ir metalines dalis ir taip sukurti vienodą potencialą visuose įdiegtos sistemos taškuose.

Apsauga nuo viršįtampių apsaugos įtaisų (SPD)

SPD yra ypač svarbūs apsaugoti jautrią elektros įrangą, pvz., Kintamosios srovės / nuolatinės srovės keitiklį, stebėjimo įtaisus ir saulės energijos modulius, taip pat kitą jautrią įrangą, maitinamą iš 230 VAC elektros paskirstymo tinklo. Šis rizikos vertinimo metodas yra pagrįstas kritinio ilgio Lcrit vertinimu ir jo palyginimu su L nuolatiniu linijų bendruoju ilgiu.
SPD apsauga reikalinga, jei L ≥ Lcrit.
Lcrit priklauso nuo PV įrenginio tipo ir apskaičiuojamas taip, kaip nurodyta šioje lentelėje (J47 pav.):

J47 pav. - SPD nuolatinės srovės pasirinkimas

L yra suma:

• atstumų tarp keitiklio (-ių) ir jungiamosios dėžutės (-ių) suma, atsižvelgiant į tai, kad kabelio ilgiai, esantys tame pačiame kanale, skaičiuojami tik vieną kartą, ir
• atstumų tarp jungiamosios dėžutės ir virvelę sudarančių fotoelektrinių modulių sujungimo taškų sumą, atsižvelgiant į tai, kad kabelio ilgiai, esantys tame pačiame kanale, skaičiuojami tik vieną kartą.

Ng yra lanko žaibo tankis (smūgių skaičius / km2 per metus).

J48 pav. - SPD pasirinkimas

BPD apsauga
Lokacija	PV moduliai arba masyvo dėžutės		Inverterio nuolatinės srovės pusė	Inverterio kintamosios srovės pusė		Pagrindinė lenta
	LDC			LAC		Žaibolaidis
Kriterijai	<10 m	> 10 m		<10 m	> 10 m	taip	Ne
BPD tipas	Nereikia	„BPD 1“ 2 tipas [a]	„BPD 2“ 2 tipas [a]	Nereikia	„BPD 3“ 2 tipas [a]	„BPD 4“ 1 tipas [a]	„BPD 4“ 2 tipas, jei Ng> 2.5 ir oro linija

[a]. 1 2 3 4 Laikomasi 1 tipo atskyrimo atstumo pagal EN 62305.

SPD diegimas

SPD skaičius ir vieta nuolatinės srovės pusėje priklauso nuo kabelių ilgio tarp saulės kolektorių ir keitiklio. Jei ilgis yra mažesnis nei 10 metrų, SPD turėtų būti įrengtas šalia keitiklio. Jei jis yra didesnis nei 10 metrų, reikia antro SPD, kuris turėtų būti dėžėje šalia saulės kolektoriaus, pirmasis yra inverterio srityje.

Kad SPD būtų efektyvus, SPD jungiamieji laidai prie L + / L- tinklo ir tarp SPD įžeminimo gnybtų bloko ir įžeminimo šynos turi būti kuo trumpesni - mažiau nei 2.5 metro (d1 + d2 <50 cm).

Saugi ir patikima fotoelektros energijos gamyba

Atsižvelgiant į atstumą tarp „generatoriaus“ ir „pertvarkymo“ dalių, norint užtikrinti kiekvienos iš dviejų dalių apsaugą, gali tekti įrengti du ar daugiau viršįtampių ribotuvus.

J49 pav. - SPD vieta

Apsaugos nuo viršįtampių techniniai priedai

Apsaugos nuo žaibo standartai

IEC 62305 standarto 1–4 dalys (NF EN 62305 1–4 dalys) pertvarko ir atnaujina standartines publikacijas IEC 61024 (serija), IEC 61312 (serija) ir IEC 61663 (serija) apie apsaugos nuo žaibo sistemas.

1 dalis. Bendrieji principai

Šioje dalyje pateikiama bendra informacija apie žaibą ir jo charakteristikas, bendri duomenys ir kiti dokumentai.

2 dalis. Rizikos valdymas

Šioje dalyje pateikiama analizė, leidžianti apskaičiuoti konstrukcijos riziką ir nustatyti įvairius apsaugos scenarijus, kad būtų galima optimizuoti techniką ir ekonomiką.

3 dalis. Fizinė konstrukcijų žala ir pavojus gyvybei

Šioje dalyje aprašoma apsauga nuo tiesioginių žaibo smūgių, įskaitant apsaugos nuo žaibo sistemą, laidininką žemyn, įžeminimo laidą, ekvipotencialumą, taigi ir SPD su potencialų išlyginimu (1 tipo SPD).

4 dalis. Elektrinės ir elektroninės konstrukcijų sistemos

Šioje dalyje aprašoma apsauga nuo sukelto žaibo poveikio, įskaitant SPD apsaugos sistemą (2 ir 3 tipai), kabelių ekranavimas, SPD įrengimo taisyklės ir kt.

Ši standartų serija papildoma:

• IEC 61643 standartų serija, skirta apibrėžti viršįtampių apsaugos gaminius (žr. BPD komponentai);
• IEC 60364-4 ir -5 standartų serijas, taikomus gaminiams naudoti LV elektros instaliacijose (žr. BPD eksploatacijos pabaigos nuorodą).

BPD komponentai

BPD daugiausia sudaro (žr. J50 pav.):

1. vienas ar daugiau netiesinių komponentų: įtempta dalis (varistorius, dujų išmetimo vamzdis [GDT] ir kt.);
2. šiluminis apsauginis įtaisas (vidinis atjungiklis), apsaugantis jį nuo terminio pabėgimo pasibaigus eksploatavimo laikui (SPD su varistoriumi);
3. rodiklis, nurodantis BPD gyvenimo pabaigą; Kai kurie BPD leidžia nuotoliniu būdu pranešti apie šią indikaciją;
4. išorinis SCPD, užtikrinantis apsaugą nuo trumpojo jungimo (šį įrenginį galima integruoti į SPD).

J50 pav. - BPD schema

Tiesioginės dalies technologija

Tiesioginei daliai įgyvendinti yra kelios technologijos. Kiekvienas iš jų turi privalumų ir trūkumų:

• „Zener“ diodai;
• Dujų išleidimo vamzdis (valdomas arba nekontroliuojamas);
• Varistorius (cinko oksido varistorius [ZOV]).

Žemiau esančioje lentelėje pateikiamos 3 dažniausiai naudojamų technologijų charakteristikos ir išdėstymas.

J51 pav. - Santraukos rezultatų lentelė

Komponentas	Dujų išleidimo vamzdis (GDT)	Kapsuliuotas kibirkščių tarpas	Cinko oksido varistorius	GDT ir varistorius nuosekliai	Lygiagrečiai kapsulės tarpas ir varistorius
Info
Veikimo režimas	Įtampos perjungimas	Įtampos perjungimas	Įtampos ribojimas	Įtampos perjungimas ir ribojimas nuosekliai	Įtampos perjungimas ir ribojimas lygiagrečiai
Veikimo kreivės
taikymas	Telekomunikacijų tinklas LV tinklas (susijęs su varistoriumi)	LV tinklas	LV tinklas	LV tinklas	LV tinklas
BPD tipas	Įveskite 2	Įveskite 1	1 arba 2 tipas	1 tipas + 2 tipas	1 tipas + 2 tipas

BPD gyvenimo pabaigos nuoroda

Gyvenimo pabaigos indikatoriai yra susieti su vidiniu SPD atjungikliu ir išoriniu SCPD, siekiant informuoti vartotoją, kad įranga nebėra apsaugota nuo atmosferos kilmės viršįtampių.

Vietinė indikacija

Šios funkcijos paprastai reikalauja diegimo kodai. Gyvenimo pabaigos indikaciją vidinis atjungiklis ir (arba) išorinis SCPD pateikia indikatorius (šviečiantis arba mechaninis).

Kai išorinį SCPD įgyvendina saugiklių įtaisas, šiai funkcijai užtikrinti būtina numatyti saugiklį su užraktu ir pagrindą, kuriame įrengta išjungimo sistema.

Integruotas atjungiklis

Mechaninis indikatorius ir valdymo rankenos padėtis leidžia natūraliai parodyti gyvenimo pabaigą.

Vietinė nuoroda ir nuotolinis pranešimas

„XXX Electric“ prekės ženklo „iQuick PRD SPD“ yra „paruoštas laidams“ tipo su integruotu atjungikliu.

Vietinė indikacija

„iQuick PRD SPD“ (žr. J53 pav.) yra sumontuoti vietiniai mechaninės būklės indikatoriai:

• (raudonas) mechaninis indikatorius ir atjungiamojo grandinės pertraukiklio rankenos padėtis rodo SPD išjungimą;
• kiekvienos kasetės (raudonas) mechaninis indikatorius rodo, kad kasetė baigsis.

J53 pav. - „XXX Electric“ prekės ženklo „iQuick PRD 3P + N SPD“

Nuotolinis pranešimas

(žr. J54 pav.)

„iQuick PRD SPD“ įrengtas indikacinis kontaktas, leidžiantis nuotoliniu būdu pranešti apie:

• kasetės naudojimo laikas;
• trūkstama kasetė ir kai ji bus grąžinta į vietą;
• tinklo gedimas (trumpasis jungimas, neutralaus atjungimas, fazinis / neutralus perjungimas);
• vietinis rankinis perjungimas.

Dėl to nuotolinis įdiegtų SPD veikimo būklės stebėjimas leidžia užtikrinti, kad šie budėjimo režime esantys apsauginiai įtaisai visada būtų paruošti veikti.

J54 pav. - indikatorinės lemputės su „iQuick PRD SPD“ įrengimas

J55 pav. - Nuotolinis SPD būsenos rodymas naudojant „Smartlink“

Priežiūra gyvenimo pabaigoje

Kai gyvenimo pabaigos indikatorius rodo išjungimą, reikia pakeisti SPD (arba atitinkamą kasetę).

„IQuick PRD SPD“ atveju palengvinama priežiūra:

• Kasetę pasibaigus eksploatavimo laikui (reikia pakeisti), techninės priežiūros skyrius gali lengvai atpažinti.
• Kasetę pasibaigus eksploatacijos laikui, galima visiškai pakeisti, nes apsauginis įtaisas draudžia uždaryti atjungimo jungiklį, jei trūksta kasetės.

Išsamios išorinio SCPD charakteristikos

Dabartinė banga atlaiko

Dabartinė banga atlaiko išorinių SCPD bandymus:

• Atsižvelgiant į nurodytą reitingą ir technologiją (NH arba cilindrinis saugiklis), dabartinis bangų atsparumas yra geresnis su aM tipo saugikliu (variklio apsauga), nei su gG tipo saugikliu (visuotinai naudojamas).
• Atsižvelgiant į nurodytą reitingą, dabartinė banga geriau atlaiko grandinės pertraukiklį nei su saugikliu. Žemiau esančiame J56 paveiksle parodyti įtampos bangų atsparumo bandymų rezultatai:
• norint apsaugoti SPD, apibrėžtą Imax = 20 kA, išorinis SCPD, kurį reikia pasirinkti, yra arba MCB 16 A, arba saugiklis aM 63 A, Pastaba: šiuo atveju saugiklis gG 63 A netinka.
• norint apsaugoti SPD, apibrėžtą Imax = 40 kA, išorinis SCPD, kurį reikia pasirinkti, yra MCB 40 A arba saugiklis aM 125 A,

J56 pav. - SCPD įtampos bangų atsparumo I palyginimas_daugiausia = 20 kA ir aš_daugiausia = 40 kA

Įdiegtas įtampos apsaugos lygis

Apskritai:

• Įtampos kritimas grandinės pertraukiklio gnybtuose yra didesnis nei saugiklių įtaiso gnybtuose. Taip yra todėl, kad automatinio jungiklio komponentų (šiluminių ir magnetinių išjungimo įtaisų) varža yra didesnė nei saugiklio.

Tačiau:

• Skirtumas tarp įtampos kritimų išlieka nedidelis, kai srovės bangos neviršija 10 kA (95% atvejų);
• Įrengtas „Up“ įtampos apsaugos lygis taip pat atsižvelgia į laidų varžą. Tai gali būti didelis saugiklių technologijos atveju (apsaugos įrenginys yra nutolęs nuo SPD), o mažas - automatinio jungiklio technologijos atveju (automatinis jungiklis yra arti ir netgi integruotas į SPD).

Pastaba: Įdiegtas aukštosios įtampos apsaugos lygis yra įtampos kritimų suma:

• BPD;
• išorinėje SCPD;
• įrangos laiduose

Apsauga nuo impedanso trumpojo jungimo

Impedicijos trumpasis jungimas išsklaido daug energijos ir turėtų būti pašalintas labai greitai, kad būtų išvengta žalos įrenginiui ir SPD.

J57 paveiksle palyginamas apsauginės sistemos reakcijos laikas ir energijos apribojimas 63 A a saugikliu ir 25 A grandinės pertraukikliu.

Šios dvi apsaugos sistemos turi tą patį 8/20 µs srovės bangų atsparumą (atitinkamai 27 kA ir 30 kA).

J57 pav. - Grandinės pertraukiklio ir saugiklio, turinčio tą pačią 8/20 µs srovės bangos atsparumą, laiko / srovės ir energijos apribojimų kreivių palyginimas

Žaibo bangos sklidimas

Elektros tinklai yra žemo dažnio ir dėl to įtampos bangos sklaida yra momentinė, palyginti su reiškinio dažniu: bet kuriame laidininko taške momentinė įtampa yra vienoda.

Žaibo banga yra aukšto dažnio reiškinys (nuo kelių šimtų kHz iki MHz):

• Žaibo banga skleidžiama palei laidininką tam tikru greičiu, palyginti su reiškinio dažniu. Dėl to bet kuriuo metu įtampa visose terpės vietose neturi vienodos vertės (žr. J58 pav.).

J58 pav. - Žaibo bangos plitimas laidininke

• Terpės pasikeitimas sukuria bangos sklidimo ir (arba) atspindėjimo reiškinį, priklausomai nuo:

1. impedanso skirtumas tarp dviejų laikmenų;
2. progresuojančios bangos dažnis (pakilimo laiko statumas pulso atveju);
3. terpės ilgis.

Visų atspindžių atveju įtampos vertė gali padvigubėti.

Pavyzdys: BPD apsaugos atvejis

Žaibo bangai pritaikyto reiškinio modeliavimas ir bandymai laboratorijoje parodė, kad apkrova, kurią maitina 30 m kabelio, prieš srovę apsaugota SPD esant įtampai Up, dėl atspindžio reiškinių išlaiko maksimalią 2 x U įtampą._P (žr. J59 pav.). Ši įtampos banga nėra energinga.

J59 pav. - Žaibo bangos atspindys kabelio gale

Koregavimo veiksmas

Iš trijų veiksnių (impedanso, dažnio, atstumo skirtumas) vienintelį iš tikrųjų galima valdyti yra kabelio ilgis tarp SPD ir saugomos apkrovos. Kuo didesnis šis ilgis, tuo didesnis atspindys.

Paprastai dėl viršįtampio frontų, su kuriais susiduria pastatas, atspindėjimo reiškiniai yra reikšmingi nuo 10 m ir gali padvigubinti įtampą nuo 30 m (žr. J60 pav.).

Būtina sumontuoti antrą SPD, esant gerai apsaugai, jei kabelio ilgis viršija 10 m tarp įeinančio galinio SPD ir saugomos įrangos.

J60 pav. - Maksimali įtampa kabelio gale pagal jo ilgį iki krintančios įtampos priekio = 4kV / us

Žaibo srovės TT sistemoje pavyzdys

Bendro režimo SPD tarp fazės ir PE arba fazės ir PEN yra sumontuotas bet kokio tipo sistemos įžeminimo įrenginys (žr. J61 pav.).

Pilonams naudojamo neutralaus įžeminimo rezistoriaus R1 atsparumas yra mažesnis nei montuojant naudojamo įžeminimo rezistoriaus R2.

Žaibo srovė per ABCD grandinę į žemę tekės lengviausiu keliu. Jis nuosekliai praeis per varistorius V1 ir V2, sukeldamas diferencinę įtampą, lygią dvigubai didesnei nei SPD Up įtampai (U_P1 + U_P2) kraštutiniais atvejais pasirodyti A ir C terminaluose prie įėjimo į įrenginį.

J61 pav. - tik bendra apsauga

Norint efektyviai apsaugoti apkrovas tarp Ph ir N, reikia sumažinti diferencinio režimo įtampą (tarp A ir C).

Todėl naudojama kita SPD architektūra (žr. J62 pav.)

Žaibo srovė teka per grandinę ABH, kurios varža yra mažesnė nei grandinės ABCD, nes komponento, naudojamo tarp B ir H, varža yra nulinė (dujomis užpildytas kibirkštinis tarpas). Šiuo atveju diferencinė įtampa yra lygi likutinei SPD įtampai (U_P2).

J62 pav. Bendra ir diferencinė apsauga