Apsaugos nuo viršįtampių įtaisai naudojami elektros energijos tiekimo tinklams, telefono tinklams ir ryšių bei automatinio valdymo magistralėms.

2.4 Apsaugos nuo viršįtampių įtaisas (SPD)

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.

Principas

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

2.4.1 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.).

• 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 I_n. Pasirinktas apsaugos nuo įtampos lygis turi būti žemesnis už apkrovos atsparumą viršįtampiui (žr. 3.2 skyrių). Žaibo smūgių metu įtampa per SPD gnybtus išlieka mažesnė nei U_p.

- I_n: Nominali išlydžio srovė

Tai yra didžiausia 8/20 μs bangos formos srovės vertė, kurią SPD gali išleisti 15 kartų.

• Įveskite 1 SPD

- I_velniukas: Impulsas šiuo metu

Tai yra didžiausia 10/350 μs bangos formos srovės vertė, kurią SPD gali išleisti 5 kartų.

- I_fi: Automatiškai užgesinti sekimo srovę

Taikoma tik kibirkščių tarpų technologijai.

Tai srovė (50 Hz), kurią SPD gali pats pertraukti po persijungimo. Ši srovė visada turi būti didesnė už numatomą trumpojo jungimo srovę įrengimo vietoje.

• Įveskite 2 SPD

- I_daugiausia: Didžiausia išlydžio srovė

Tai yra didžiausia 8/20 μs bangos srovės vertė, kurią SPD gali išleisti vieną kartą.

• Įveskite 3 SPD

- U_oc: III klasės (3 tipo) bandymų metu naudojama atviros grandinės įtampa.

2.4.2 Pagrindinės programos

• 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.

3 Elektros instaliacijos apsaugos sistemos projektavimas

Norint apsaugoti pastato elektros instaliaciją, taikomos paprastos taisyklės

• BPD (-ai);
• tai apsaugos sistema.

3.1 Projektavimo taisyklės

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

• BPD

- BPD kiekis;

- tipas;

- ekspozicijos lygis, siekiant nustatyti maksimalią BPD I iškrovos srovę_daugiausia.

• Apsaugos nuo trumpojo jungimo įtaisas

- didžiausia I iškrovos srovė_daugiausia;

- trumpojo jungimo srovė I_sc įrengimo vietoje.

J20 paveikslo loginė schema iliustruoja šią projektavimo taisyklę.

Kitos SPD parinkimo charakteristikos yra iš anksto nustatytos elektros instaliacijai.

• polių skaičius BPD;
• įtampos apsaugos lygis U_p;
• darbinė įtampa U_c.

Šiame J3 poskyryje išsamiau aprašomi apsaugos sistemos pasirinkimo kriterijai pagal įrenginio, saugotinos įrangos ir aplinkos charakteristikas.

3.2 Apsaugos sistemos elementai

SPD visada turi būti įrengtas elektros instaliacijos atsiradimo vietoje.

3.2.1 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 galo apsaugos įtaiso. Kai kroviniai yra daugiau nei 30 metrų atstumu nuo įeinančio galo apsaugos įtaiso, būtina numatyti papildomą apsaugą nuo smulkių kiek įmanoma arčiau jautrių apkrovų. Bangos atspindžio reiškiniai didėja nuo 10 metrų (žr. 6.5 skyrių)
• 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.

3.4 1 tipo BPD pasirinkimas

3.4.1 Impulsinė srovė I_velniukas

• Kai nėra nacionalinių ar specialių taisyklių dėl saugomo pastato tipo, impulsinė srovė I_velniukas turi būti ne mažesnė kaip 12.5 kA (10/350 μs banga) vienoje šakoje pagal IEC 60364-5-534.

• Kur galioja taisyklės: standarte 62305-2 apibrėžti 4 lygiai: I, II, III ir IV, J31 paveikslo lentelėje parodyti skirtingi I lygiai._velniukas reguliavimo atveju.

3.4.2 Automatinis gesinimas seka srovę I_fi

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

3.5 2 tipo BPD pasirinkimas

3.5.1 Didžiausia I iškrovos srovė_daugiausia

Didžiausia išleidimo srovė Imax apibrėžiama pagal numatomą apšvitos lygį, palyginti su pastato vieta.

Didžiausios išlydžio srovės vertė (I_daugiausia) nustatoma atliekant rizikos analizę (žr. lentelę J32 paveiksle).

3.6 Išorinio trumpojo jungimo apsaugos įrenginio (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 terminio varistoriaus išbėgimo;

- mažo intensyvumo trumpasis jungimas (impedantas);

- didelio intensyvumo trumpasis jungimas.

3.6.1 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 dėl trumpojo jungimo gedimo priežastys yra šios:

- viršyta maksimali iškrovimo galia.

Dėl šio gedimo atsiranda stiprus trumpasis jungimas.

- Gedimas dėl paskirstymo sistemos (neutralus / fazinis perjungimas, neutralus

atjungimas).

- laipsniškas varistoriaus gedimas.

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 įdiegta automatiniu jungikliu ar saugiklių įtaisu.

3.6.2 Išorinio SCPD (trumpojo jungimo apsaugos įtaiso) 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 atsitrenkti į 15 impulsinių srovių iš eilės ties I_n.

Trumpojo jungimo srovė atlaiko

• Pertraukiamoji galia nustatomas 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.

3.6.3 Išorinio SCPD diegimo režimas

• Įrenginys „nuosekliai“

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

• 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.

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

Pastaba: S tipo liekamosios srovės įtaisai, atitinkantys IEC 61008 arba IEC 61009-1 standartus, atitinka šį reikalavimą.

3.7.1. Koordinavimas su apsauginiais įtaisais

Koordinavimas su viršsrovės apsaugos įtaisais

Elektros instaliacijoje išorinis SCPD yra aparatūra, identiška apsaugos aparatui: tai leidžia taikyti diskriminacijos ir kaskados metodus 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).

4 BPD diegimas

SPD jungtis su apkrovomis turėtų būti kuo trumpesnė, kad būtų sumažinta apsauginės įrangos gnybtų apsaugos įtampa (įdiegta aukštyn). Bendras SPD jungčių prie tinklo ir įžeminimo gnybtų ilgis neturi viršyti 50 cm.

„4.1“ jungtis

Viena iš esminių įrangos apsaugos savybių yra didžiausias įtampos apsaugos lygis (sumontuotas U_p), kurią įranga gali atlaikyti jos gnybtuose. Atitinkamai, SPD turėtų būti pasirinktas su įtampos apsaugos lygiu U_p pritaikytą įrangos apsaugai (žr. J38 pav.). Bendras laidų ilgis yra

L = L1 + L2 + L3.

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

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

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

∆U = 1 x 10^-6 x8x10³ / 8 x 10^-6 = 1000 V

Todėl įrenginio gnybtų, sumontuotų aukštyn, įtampa yra:

įdiegta U_p =U_p + U1 + U2

Jei L1 + L2 + L3 = 50 cm, o banga yra 8/20 μs, kai amplitudė yra 8 kA, įtampa įrenginio gnybtuose bus U_p + 500 V.

4.1.1 Jungtis plastikiniame gaubte

Žemiau esančiame J39a paveiksle parodyta, kaip prijungti SPD plastikiniame korpuse.

4.1.2 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. J39b pav.).

Šis susitarimas atitinka standartą IEC 61439-2 ir ASSEMBLY gamintojas turi įsitikinti, kad korpuso charakteristikos leidžia tai naudoti.

4.1.3 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 aukštas dažnis, 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) 1 tipo SPD prijungimui (apsaugos nuo žaibo sistema).

4.2 Kabelių įrengimo taisyklės

• 1 taisyklė: Pirmoji taisyklė, kurios reikia laikytis, yra ta, kad SPD jungčių tarp tinklo (per išorinį SCPD) ir įžeminimo gnybtų ilgis neturi viršyti 50 cm.

J40 paveiksle parodytos dvi SPD prijungimo galimybės.

• 2 taisyklė: 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. J41 pav.).

• 3 taisyklė: gaunami tiektuvo faziniai, neutralūs ir apsauginiai (PE) laidininkai turėtų eiti vienas šalia kito, kad sumažėtų kilpos paviršius (žr. J42 pav.).
• 4 taisyklė: SPD įeinantys laidininkai turėtų būti nutolę nuo saugomų išeinančių laidininkų, kad sukabinimo būdu jų neterštų (žr. J42 pav.).
• 5 taisyklė: Kabeliai turi būti pritvirtinti 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. J42 pav.).

5 taikymas

5.1 Diegimo pavyzdžiai

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_p <1.5 kV) yra daugiau nei 30 m atstumu nuo įeinančio apsaugos įtaiso, smulkiosios apsaugos viršįtampių ribotuvai turi būti įrengti kuo arčiau apkrovos.
• Norėdami užtikrinti geresnį šaltų patalpų aptarnavimo tęstinumą:

- „si“ tipo liekamosios srovės jungikliai bus naudojami siekiant išvengti trikdžių, susijusių su žemės potencialo padidėjimu, kai praeina žaibo banga.

• Apsaugai nuo atmosferos viršįtampių:

- pagrindiniame skirstomajame skydelyje įrengti viršįtampių ribotuvą

- kiekviename skirstomajame skydelyje (1 ir 2) sumontuokite puikios apsaugos viršįtampių ribotuvą, tiekiantį jautrius įtaisus, esančius daugiau kaip 30 m nuo įeinančio viršįtampio ribotuvo

- telekomunikacijų tinkle įdiekite viršįtampių ribotuvą, kad apsaugotumėte tiekiamus prietaisus, pavyzdžiui, priešgaisrinius signalus, modemus, telefonus, faksus.

Kabelių rekomendacijos

- Užtikrinti pastato įžeminimo galų potencialą.

- Sumažinkite sujungtų maitinimo kabelių plotus.

Montavimo rekomendacijos

• Sumontuokite viršįtampio ribotuvą, Imax = 40 kA (8/20 μs) ir „iC60“ atjungiklį, esant 20 A įtampai.
• Sumontuokite puikius apsaugos viršįtampių ribotuvus, Imax = 8 kA (8/20 μs) ir susijusius „iC60“ atjungimo jungiklius, kurių vertė 20.