Zibens strāvas pārsprieguma un pārsprieguma aizsardzība

Zibens strāvas pārsprieguma un pārsprieguma aizsardzība

Atmosfēras izcelsmes pārspriegums
Pārsprieguma definīcijas

Pārspriegums (sistēmā) jebkurš spriegums starp vienu fāzes vadītāju un zemi vai starp fāzes vadītājiem, kuru maksimālā vērtība pārsniedz atbilstošo augstākā sprieguma virsotni, lai noteiktu iekārtas definīciju no Starptautiskās elektrotehnikas vārdnīcas (IEV 604-03-09)

Dažādi pārsprieguma veidi

Pārspriegums ir sprieguma impulss vai vilnis, kas tiek uzklāts uz tīkla nominālo spriegumu (sk. J1. Attēlu).

Šāda veida pārspriegumu raksturo (sk. J2. Attēlu):

• pacelšanās laiks tf (μs);
• gradients S (kV / μs).

Pārspriegums traucē iekārtas un rada elektromagnētisko starojumu. Turklāt pārsprieguma (T) ilgums izraisa enerģijas maksimumu elektriskajās ķēdēs, kas var iznīcināt aprīkojumu.
J2. Attēls - Pārsprieguma galvenie raksturlielumi

Četri pārsprieguma veidi var traucēt elektroinstalācijas un slodzes:

• Pārslēgšanās lēcieni: augstas frekvences pārspriegumi vai pārsprāgt traucējumi (sk. J1. Attēlu), ko izraisa līdzsvara stāvokļa maiņa elektrotīklā (sadales iekārtas darbības laikā).
• Strāvas frekvences pārspriegumi: tādas pašas frekvences kā tīkls (50, 60 vai 400 Hz) pārspriegumi, ko izraisa pastāvīga stāvokļa maiņa tīklā (pēc kļūmes: izolācijas kļūme, nulles vadītāja sabrukums utt.).
• Elektrostatiskās izlādes izraisīti pārspriegumi: ļoti īsi ļoti augstas frekvences pārspriegumi (dažas nanosekundes), ko izraisa uzkrāto elektrisko lādiņu izlāde (piemēram, cilvēks, kurš staigā pa paklāju ar izolējošām zolēm, tiek elektriski uzlādēts ar vairāku kilovoltu spriegumu).
• Atmosfēras izcelsmes pārspriegumi.

Atmosfēras izcelsmes pārsprieguma raksturlielumi

Zibens spēriens dažos skaitļos: Zibens mirgošana rada ārkārtīgi lielu impulsa elektriskās enerģijas daudzumu (skat. J4. Attēlu)

• vairāku tūkstošu ampēru (un vairāku tūkstošu voltu)
• augstas frekvences (aptuveni 1 megaherci)
• īslaicīgs (no mikrosekundes līdz milisekundei)

No 2000. līdz 5000 vētrām visā pasaulē pastāvīgi notiek. Šīs vētras pavada zibens spērieni, kas nopietni apdraud cilvēkus un aprīkojumu. Zibens uzliesmojumi zemi sasniedz vidēji ar 30 līdz 100 sitieniem sekundē, ti, 3 miljardi zibens spērienu gadā.

J3 attēla tabulā ir parādītas dažas zibens spēriena vērtības ar to saistīto varbūtību. Kā redzams, 50% zibens spērienu strāva pārsniedz 35 kA un 5% strāva pārsniedz 100 kA. Tāpēc zibens spēriena pārraidītā enerģija ir ļoti liela.

J3. Attēls - zibens izlādes vērtību piemēri, kas norādīti IEC 62305-1 standartā (2010. gads - A.3. Tabula)

J4. Attēls - zibens strāvas piemērs

Zibens izraisa arī lielu skaitu ugunsgrēku, galvenokārt lauksaimniecības teritorijās (māju sagraušana vai padarīšana par nederīgu lietošanai). Daudzstāvu ēkas ir īpaši pakļautas zibens spērieniem.

Ietekme uz elektroinstalācijām

Zibens jo īpaši bojā elektriskās un elektroniskās sistēmas: transformatorus, elektrības skaitītājus un elektroierīces gan dzīvojamās, gan rūpnieciskās telpās.

Zibens radīto bojājumu novēršanas izmaksas ir ļoti augstas. Bet ir ļoti grūti novērtēt sekas:

• datoriem un telekomunikāciju tīkliem radītie traucējumi;
• kļūmes, kas radušās, darbojoties programmējamām loģisko kontrolieru programmām un vadības sistēmām.

Turklāt ekspluatācijas zaudējumu izmaksas var būt daudz lielākas nekā iznīcinātās iekārtas vērtība.

Zibens spēriena ietekme

Zibens ir augstfrekvences elektriska parādība, kas izraisa pārspriegumu visiem vadošiem priekšmetiem, īpaši elektriskajiem kabeļiem un iekārtām.

Zibens spērieni var ietekmēt ēkas elektriskās (un / vai elektroniskās) sistēmas divos veidos:

• ar zibens spēriena tiešo ietekmi uz ēku (sk. J5. att. a);
• ar zibens spēriena netiešu ietekmi uz ēku:
• Zibens spēriens var nokrist uz gaisvadu elektropārvades līnijas, kas piegādā ēku (sk. J5. Att. B). Pārslodze un pārspriegums var izplatīties vairākus kilometrus no trieciena vietas.
• Elektriskās elektrolīnijas tuvumā var nokrist zibens spēriens (sk. J5. Att. C). Tieši zibens strāvas elektromagnētiskais starojums rada lielu strāvu un pārspriegumu elektrības apgādes tīklā. Pēdējos divos gadījumos bīstamās strāvas un spriegumus pārraida barošanas tīkls.

Pie ēkas var nokrist zibens spēriens (sk. J5. Att. D). Zemes potenciāls ap trieciena punktu bīstami pieaug.

J5. Attēls - dažāda veida zibens spēriens

Visos gadījumos sekas elektriskajām instalācijām un slodzēm var būt dramatiskas.

J6. Attēls - zibens spēriena trieciena sekas

Zibens krīt uz neaizsargātu ēku.	Zibens krīt netālu no gaisvadu līnijas.	Pie ēkas krīt zibens.
Zibens strāva uz zemi plūst caur vairāk vai mazāk vadošām ēkas konstrukcijām ar ļoti postošām sekām: termiskie efekti: Ļoti vardarbīga materiālu pārkaršana, izraisot ugunsgrēku mehāniskie efekti: strukturālā deformācija termiskā uzliesmošana: ārkārtīgi bīstama parādība viegli uzliesmojošu vai sprādzienbīstamu materiālu (ogļūdeņražu, putekļu utt.) klātbūtnē	Zibens strāva rada pārspriegumus, izmantojot elektromagnētisko indukciju sadales sistēmā. Šie pārspriegumi tiek izplatīti pa līniju līdz elektriskajām iekārtām ēku iekšpusē.	Zibens spēriens rada tādus pašus pārsprieguma veidus kā aprakstītie pretstati. Turklāt zibens strāva atkal paceļas no zemes uz elektroinstalāciju, tādējādi izraisot iekārtu sabojāšanos.
Ēka un tās iekšējās iekārtas parasti tiek iznīcinātas	Elektriskās instalācijas ēkas iekšienē parasti tiek iznīcinātas.

Dažādi pavairošanas veidi

Kopējais režīms

Starp strāvas vadītājiem un zemi parādās kopēja režīma pārspriegumi: fāze-zeme vai neitrāls-zeme (sk. J7. Attēlu). Tie ir bīstami, jo īpaši ierīcēm, kuru rāmis ir savienots ar zemi dielektriskā sabrukšanas riska dēļ.

J7. Attēls - kopīgais režīms

Diferenciālais režīms

Starp sprieguma vadītājiem parādās diferenciālā režīma pārspriegumi:

no fāzes uz fāzi vai no fāzes uz neitrālu (sk. J8. attēlu). Tie ir īpaši bīstami elektroniskām iekārtām, jutīgai aparatūrai, piemēram, datorsistēmām utt.

J8. Attēls - diferenciālais režīms

Zibens viļņa raksturojums

Rādījumu analīze ļauj definēt zibens strāvas un sprieguma viļņu veidus.

• IEC standarti ņem vērā divus strāvas viļņu veidus:
• 10/350 µs vilnis: lai raksturotu tiešā zibens trieciena pašreizējos viļņus (skat. J9. Attēlu);

J9. Attēls - 10/350 µs strāvas vilnis

• 8/20 µs vilnis: lai raksturotu netiešā zibens spēriena pašreizējos viļņus (sk. J10. Attēlu).

J10. Attēls - 8/20 µs strāvas vilnis

Šie divi zibens strāvas viļņu veidi tiek izmantoti, lai noteiktu SPD testus (IEC standarts 61643-11) un aprīkojuma izturību pret zibens strāvām.

Pašreizējā viļņa maksimālā vērtība raksturo zibens spēriena intensitāti.

Pārspriegumus, ko rada zibens spērieni, raksturo 1.2 / 50 µs sprieguma vilnis (sk. J11. Attēlu).

Šāda veida sprieguma viļņus izmanto, lai pārbaudītu, vai iekārta iztur atmosfēras izcelsmes pārspriegumus (impulsa spriegums saskaņā ar IEC 61000-4-5).

J11. Attēls - 1.2 / 50 µs sprieguma vilnis

Zibensaizsardzības princips
Zibensaizsardzības vispārīgie noteikumi

Procedūra zibens spēriena novēršanai
Sistēmā ēkas aizsardzībai pret zibens iedarbību jāietver:

• konstrukciju aizsardzība pret tiešiem zibens triecieniem;
• elektroietaišu aizsardzība pret tiešiem un netiešiem zibens spērieniem.

Iekārtas aizsardzības pamatprincips pret zibens spērienu ir novērst traucējošās enerģijas nokļūšanu jutīgā aprīkojumā. Lai to panāktu, ir nepieciešams:

• uztver zibens strāvu un novirza to uz zemi pa vistiešāko ceļu (izvairoties no jutīgas iekārtas tuvuma);
• veikt iekārtas potenciālo potenciālo sasaisti; Šo potenciālo savienojumu īsteno, savienojot vadītājus, kurus papildina pārsprieguma aizsardzības ierīces (SPD) vai dzirksteļu spraugas (piemēram, antenas masta dzirksteļsprauga).
• līdz minimumam samazināt izraisīto un netiešo ietekmi, uzstādot SPD un / vai filtrus. Pārsprieguma novēršanai vai ierobežošanai tiek izmantotas divas aizsardzības sistēmas: tās ir pazīstamas kā ēkas aizsardzības sistēma (ēku ārpusei) un elektroinstalācijas aizsardzības sistēma (ēku iekšpusei).

Ēku aizsardzības sistēma

Ēku aizsardzības sistēmas uzdevums ir aizsargāt to pret tiešiem zibens spērieniem.
Sistēma sastāv no:

• uztveršanas ierīce: zibensaizsardzības sistēma;
• leju vadītāji, kas paredzēti zibens strāvas novadīšanai uz zemi;
• “Vārnas kājas” zemes vadi ir savienoti kopā;
• saites starp visiem metāla rāmjiem (ekvipotenciālo savienojumu) un zemes vadiem.

Kad zibens strāva plūst vadītājā, ja starp to un tuvumā esošajiem rāmjiem, kas savienoti ar zemi, parādās potenciālas atšķirības, pēdējais var izraisīt postošus uzliesmojumus.

3 zibensaizsardzības sistēmas veidi
Tiek izmantoti trīs ēku aizsardzības veidi:

Zibensnovedējs (vienkāršs stienis vai ar palaišanas sistēmu)

Zibensnovedējs ir metāla notveršanas uzgalis, kas novietots ēkas augšpusē. To iezemē viens vai vairāki vadītāji (bieži vara sloksnes) (skat. J12. Attēlu).

J12. Attēls - zibensnovedējs (vienkāršs stienis vai ar palaišanas sistēmu)

Zibensnovedējs ar saspringtiem vadiem

Šie vadi ir izstiepti virs aizsargājamās konstrukcijas. Tie tiek izmantoti, lai aizsargātu īpašas konstrukcijas: raķešu palaišanas zonas, militārus pielietojumus un augstsprieguma gaisvadu līniju aizsardzību (sk. J13. Att.).

J13. Attēls - Taut stieples

Zibensnovedējs ar acu būru (Faradeja būris)

Šī aizsardzība ietver simetriski daudzu leju vadītāju / lentu novietošanu visā ēkā. (skat. J14 att.).

Šāda veida zibensaizsardzības sistēmas tiek izmantotas ļoti pakļautām ēkām, kurās atrodas ļoti jutīgas iekārtas, piemēram, datoru telpām.

J14. Attēls - režģa būris (Faradejas būris)

Ēkas aizsardzības sekas elektroinstalācijas iekārtām

50% no ēkas aizsardzības sistēmas izlādētās zibens strāvas atkal nonāk elektroinstalācijas zemējuma tīklos (skat. J15. Attēlu): rāmju potenciālais pieaugums ļoti bieži pārsniedz dažādu tīklu vadītāju izolācijas izturību ( LV, telekomunikācijas, video kabelis utt.).

Turklāt strāvas plūsma caur lejup esošajiem vadītājiem rada inducētus pārspriegumus elektroinstalācijā.

Tā rezultātā ēkas aizsardzības sistēma neaizsargā elektroinstalāciju: tāpēc obligāti jāparedz elektroinstalācijas aizsardzības sistēma.

J15. Attēls - tieša zibens pretstrāva

Zibensaizsardzība - Elektroinstalācijas aizsardzības sistēma

Elektriskās instalācijas aizsardzības sistēmas galvenais mērķis ir ierobežot pārspriegumu līdz vērtībām, kas ir pieņemamas iekārtai.

Elektroinstalācijas aizsardzības sistēmu veido:

• viens vai vairāki SPD atkarībā no ēkas konfigurācijas;
• ekvipotenciālais savienojums: metāla siets no atklātajām vadošajām daļām.

Īstenošana

Ēkas elektrisko un elektronisko sistēmu aizsardzības procedūra ir šāda.

Meklēt informāciju

• Nosakiet visas jutīgās slodzes un to atrašanās vietu ēkā.
• Identificējiet elektriskās un elektroniskās sistēmas un to attiecīgos ieejas punktus ēkā.
• Pārbaudiet, vai ēkā vai tās tuvumā atrodas zibensaizsardzības sistēma.
• Iepazīstieties ar noteikumiem, kas piemērojami ēkas atrašanās vietai.
• Novērtējiet zibens spērienu risku pēc ģeogrāfiskās atrašanās vietas, barošanas avota veida, zibens spēriena blīvuma utt.

Risinājuma ieviešana

• Uz rāmjiem ar sietu uzstādiet savienotājvadītājus.
• Instalējiet SPD LV ienākošajā sadales panelī.
• Katrā sadalīšanas dēlī, kas atrodas jutīgu iekārtu tuvumā, uzstādiet papildu SPD (sk. J16. Attēlu).

J16. Attēls - liela mēroga elektroinstalācijas aizsardzības piemērs

Pārsprieguma aizsardzības ierīce (SPD)

Pārsprieguma aizsardzības ierīces (SPD) tiek izmantotas elektroenerģijas piegādes tīkliem, tālruņu tīkliem un sakaru un automātiskās vadības autobusiem.

Pārsprieguma aizsardzības ierīce (SPD) ir elektroinstalācijas aizsardzības sistēmas sastāvdaļa.

Šī ierīce ir paralēli savienota ar barošanas ķēdi ar slodzēm, kas tai jāaizsargā (sk. J17. Attēlu). To var izmantot arī visos barošanas tīkla līmeņos.

Šis ir visbiežāk izmantotais un efektīvākais pārsprieguma aizsardzības veids.

J17. Attēls - aizsardzības sistēmas princips paralēli

Paralēli savienotam SPD ir augsta pretestība. Kad sistēmā parādās īslaicīgs pārspriegums, ierīces pretestība samazinās, tāpēc pārsprieguma strāva tiek virzīta caur SPD, apejot jutīgo aprīkojumu.

Princips

SPD ir paredzēts, lai ierobežotu pārejošus atmosfēras izcelsmes pārspriegumus un novirzītu strāvas viļņus uz zemi, lai ierobežotu šī pārsprieguma amplitūdu līdz vērtībai, kas nav bīstama elektroinstalācijai, elektriskajām sadales un vadības ierīcēm.

SPD novērš pārspriegumus

• kopējā režīmā starp fāzi un neitrālu vai zemi;
• diferenciālā režīmā starp fāzi un neitrālu.

Ja pārspriegums pārsniedz darbības slieksni, SPD

• vada enerģiju uz zemi, kopējā režīmā;
• sadala enerģiju citiem strāvas vadītājiem diferenciālā režīmā.

Trīs SPD veidi

Ierakstiet 1 SPD
1. tipa SPD ir ieteicams izmantot pakalpojumu un rūpniecības ēku gadījumā, kuras aizsargā zibensaizsardzības sistēma vai režģa režģis.
Tas aizsargā elektriskās instalācijas pret tiešiem zibens spērieniem. Tas var izvadīt pretstrāvu no zibens, kas izplatās no zemes vadītāja līdz tīkla vadītājiem.
1. tipa SPD raksturo 10/350 µs strāvas vilnis.

Ierakstiet 2 SPD
2. tipa SPD ir galvenā aizsardzības sistēma visām zemsprieguma elektroinstalācijām. Katrā elektriskajā sadales skapī tas novērš pārsprieguma izplatīšanos elektriskajās instalācijās un aizsargā slodzes.
2. tipa SPD raksturo 8/20 µs strāvas vilnis.

Ierakstiet 3 SPD
Šiem SPD ir zema izlādes jauda. Tāpēc tie obligāti jāuzstāda kā papildinājums 2. tipa SPD un jutīgu kravu tuvumā.
3. tipa SPD raksturo sprieguma viļņu (1.2 / 50 μs) un strāvas viļņu (8/20 μs) kombinācija.

VPD normatīvā definīcija

J18. Attēls - SPD standarta definīcija

1. piezīme: Pastāv T1 + T2 SPD (vai 1. un 2. tipa SPD), kas apvieno slodžu aizsardzību pret tiešiem un netiešiem zibens spērieniem.

2. piezīme: dažus T2 SPD var deklarēt arī kā T3

SPD raksturojums

Starptautiskais standarts IEC 61643-11 Edition 1.0 (03/2011) nosaka SPD, kas pievienots zemsprieguma sadales sistēmām, raksturlielumus un testus (sk. J19. Attēlu).

Zaļā krāsā - garantētais SPD darbības diapazons.
J19. Attēls - laika / strāvas raksturojums SPD ar varistoru

Kopīgās īpašības

• U_C: Maksimālais nepārtrauktais darba spriegums. Tas ir maiņstrāvas vai līdzstrāvas spriegums, virs kura SPD kļūst aktīvs. Šī vērtība tiek izvēlēta atbilstoši nominālajam spriegumam un sistēmas zemējuma izvietojumam.
• U_P: Sprieguma aizsardzības līmenis (pie I_n). Tas ir maksimālais spriegums pāri SPD spailēm, kad tas ir aktīvs. Šis spriegums tiek sasniegts, ja SPD plūstošā strāva ir vienāda ar In. Izvēlētajam sprieguma aizsardzības līmenim jābūt zemākam par pārsprieguma izturību pret slodzēm. Zibens spērienu gadījumā SPD spailēs esošais spriegums parasti paliek mazāks par U_P.
• In: Nominālā izlādes strāva. Šī ir 8/20 µs signāla strāvas maksimālā vērtība, kuru SPD spēj izlādēt vismaz 19 reizes.

Kāpēc In ir svarīgs?
In atbilst nominālajai izlādes strāvai, ko SPD var izturēt vismaz 19 reizes: lielāka In vērtība nozīmē ilgāku SPD kalpošanas laiku, tāpēc ir ļoti ieteicams izvēlēties augstākas vērtības nekā minimālā noteiktā vērtība 5 kA.

Ierakstiet 1 SPD

• I_draiskulis: Impulsa strāva. Šī ir strāvas maksimuma vērtība 10/350 µs viļņu formā, ko SPD spēj izlādēt, izlādējoties vismaz vienu reizi.

Kāpēc es esmu_draiskulis svarīgs?
IEC 62305 standarts prasa trīsfāžu sistēmas maksimālo impulsa strāvas vērtību 25 kA uz vienu polu. Tas nozīmē, ka 3P + N tīklā SPD vajadzētu izturēt kopējo maksimālo impulsa strāvu 100 kA, kas nāk no zemes savienojuma.

• I_fi: Automātiski dzēsiet sekojošo strāvu. Attiecas tikai uz dzirksteļu spraugas tehnoloģiju. Tā ir strāva (50 Hz), kuru SPD pats spēj pārtraukt pēc uzliesmojuma. Šai strāvai vienmēr jābūt lielākai par iespējamo īssavienojuma strāvu uzstādīšanas vietā.

Ierakstiet 2 SPD

• Imax: maksimālā izlādes strāva. Tā ir maksimālā vērtība strāvas 8/20 µs viļņu formai, kuru SPD spēj izlādēt vienu reizi.

Kāpēc Imax ir svarīgs?
Ja salīdzina 2 SPD ar tādu pašu In, bet ar atšķirīgu Imax: SPD ar augstāku Imax vērtību ir augstāka “drošības rezerve” un tā var izturēt lielāku pārsprieguma strāvu, nebojājot.

Ierakstiet 3 SPD

• U_OC: Atvērtās ķēdes spriegums, kas piemērots III klases (3. tips) testos.

Galvenās lietojumprogrammas

• Zemsprieguma SPD. Ar šo terminu apzīmē ļoti dažādas ierīces gan no tehnoloģiskā, gan lietošanas viedokļa. Zemsprieguma SPD ir modulāri, lai tos varētu viegli uzstādīt LV sadales skapjos. Ir arī SPD, kas pielāgojami kontaktligzdām, taču šīm ierīcēm ir zema izlādes spēja.

• VPD sakaru tīkliem. Šīs ierīces aizsargā tālruņu tīklus, komutētos tīklus un automātiskās vadības tīklus (kopnes) pret pārspriegumiem, kas rodas no ārpuses (zibens), un no tiem, kas atrodas strāvas padeves tīklā (piesārņojošas iekārtas, sadales iekārtu darbība utt.). Šādi SPD ir uzstādīti arī RJ11, RJ45, ... savienotājos vai integrēti slodzēs.

Piezīmes

1. Testa secība saskaņā ar standartu IEC 61643-11 SPD, kuras pamatā ir MOV (varistors). Kopā 19 impulsi pie I_n:

• Viens pozitīvs impulss
• Viens negatīvs impulss
• 15 impulsi sinhronizēti ik pēc 30 ° uz 50 Hz sprieguma
• Viens pozitīvs impulss
• Viens negatīvs impulss

2. 1. tipa SPD pēc 15 impulsiem pie I_n (skatīt iepriekšējo piezīmi):

• Viens impulss pie 0.1 x I_draiskulis
• Viens impulss pie 0.25 x I_draiskulis
• Viens impulss pie 0.5 x I_draiskulis
• Viens impulss pie 0.75 x I_draiskulis
• Viens impulss pie manis_draiskulis

Elektroinstalācijas aizsardzības sistēmas projektēšana
Elektroinstalācijas aizsardzības sistēmas projektēšanas noteikumi

Lai aizsargātu ēkas elektroinstalāciju, izvēloties vienkāršus noteikumus

• SPD (-i);
• tās aizsardzības sistēmu.

Elektroenerģijas sadales sistēmai galvenie raksturlielumi, ko izmanto, lai noteiktu zibensaizsardzības sistēmu un izvēlētos SPD, lai aizsargātu ēkas elektroinstalāciju, ir:

• SPD
• daudzums SPD
• tips
• iedarbības līmenis, lai noteiktu SPD maksimālo izlādes strāvu Imax.
• Īssavienojuma aizsardzības ierīce
• maksimālā izlādes strāva Imax;
• īssavienojuma strāva Isc uzstādīšanas vietā.

J20 attēlā redzamā loģiskā diagramma ilustrē šo projektēšanas noteikumu.

J20. Attēls - aizsardzības sistēmas izvēles loģiskā shēma

Pārējās SPD izvēles īpašības ir iepriekš noteiktas elektroinstalācijai.

• stabu skaits VPD;
• sprieguma aizsardzības līmenis U_P;
• U_C: Maksimālais nepārtrauktais darba spriegums.

Šajā apakšsadaļā Elektroinstalācijas aizsardzības sistēmas dizains detalizētāk aprakstīti aizsardzības sistēmas izvēles kritēriji atbilstoši iekārtas parametriem, aizsargājamajām iekārtām un videi.

Aizsardzības sistēmas elementi

SPD vienmēr jāuzstāda pie elektroinstalācijas sākuma.

SPD atrašanās vieta un veids

SPD tips, kas jāuzstāda instalācijas sākumā, ir atkarīgs no tā, vai ir vai nav zibensaizsardzības sistēma. Ja ēkā ir uzstādīta zibensaizsardzības sistēma (saskaņā ar IEC 62305), jāuzstāda 1. tipa SPD.

SPD, kas uzstādīts instalācijas ienākošajā galā, IEC 60364 instalācijas standarti nosaka minimālās vērtības šādiem 2 raksturlielumiem:

• Nominālā izlādes strāva I_n = 5 kA (8/20) µs;
• Sprieguma aizsardzības līmenis U_P(pie es_n) <2.5 kV.

Papildu instalējamo SPD skaitu nosaka:

• vietas lielums un savienošanas vadītāju uzstādīšanas grūtības. Lielās vietnēs ir svarīgi uzstādīt SPD katra apakšiedalījuma korpusa ienākošajā galā.
• attālums, kas atdala jutīgās slodzes, kas jāaizsargā no ienākošās gala aizsardzības ierīces. Ja kravas atrodas vairāk nekā 10 metru attālumā no ienākošās gala aizsargierīces, ir jānodrošina papildu smalka aizsardzība pēc iespējas tuvāk jutīgām slodzēm. Viļņu atstarošanas parādības palielinās no 10 metriem sk. Zibens viļņa izplatīšanās
• iedarbības risku. Ļoti neaizsargātas vietas gadījumā ienākošais gala SPD nevar nodrošināt gan lielu zibens strāvas plūsmu, gan pietiekami zemu sprieguma aizsardzības līmeni. Jo īpaši 1. tipa SPD parasti pavada 2. tipa SPD.

Zemāk esošajā J21 attēla tabulā parādīts SPD daudzums un veids, kas jāveido, pamatojoties uz diviem iepriekš definētajiem faktoriem.

J21. Attēls - 4 SPD ieviešanas gadījumi

Aizsardzības sadalīti līmeņi

Vairāki SPD aizsardzības līmeņi ļauj enerģiju sadalīt starp vairākiem SPD, kā parādīts J22 attēlā, kurā paredzēti trīs SPD veidi:

• 1. tips: ja ēka ir aprīkota ar zibensaizsardzības sistēmu un atrodas iekārtas ienākošajā galā, tā absorbē ļoti lielu enerģijas daudzumu;
• 2. tips: absorbē atlikušos pārspriegumus;
• 3. tips: nodrošina „smalku” aizsardzību, ja nepieciešams, visjutīgākajām iekārtām, kas atrodas ļoti tuvu kravām.

Piezīme: 1. un 2. tipa SPD var apvienot vienā SPD
J22. Attēls - Smalkas aizsardzības arhitektūra

SPD kopīgās īpašības atbilstoši uzstādīšanas īpašībām
Maksimālais nepārtrauktais darba spriegums Uc

Atkarībā no sistēmas zemējuma izvietojuma maksimālais nepārtrauktā darba spriegums U_C SPD jābūt vienādām ar vai lielākām par vērtībām, kas norādītas tabulā J23.

J23. Attēls - U paredzētā minimālā vērtība_C SPD atkarībā no sistēmas zemējuma izvietojuma (pamatojoties uz IEC 534.2-60364-5 standarta 53. tabulu)

N / A: nav piemērojams
U: zemsprieguma sistēmas līnijas-līnijas spriegums
a. šīs vērtības ir saistītas ar sliktākajiem bojājuma apstākļiem, tāpēc 10% pielaide netiek ņemta vērā.

Visizplatītākās UC vērtības, kas izvēlētas atbilstoši sistēmas zemējuma izvietojumam.
TT, TN: 260, 320, 340, 350 V
IT: 440, 460 V.

Sprieguma aizsardzības līmenis U_P (pie es_n)

IEC 60364-4-44 standarts palīdz izvēlēties SPD aizsardzības līmeni Up atkarībā no aizsargājamām slodzēm. J24 attēla tabulā ir norādīta katra aprīkojuma impulsu izturība.

J24. Attēls. Nepieciešamais iekārtas nominālais impulsa spriegums Uw (IEC 443.2-60364-4 44. tabula)

a. Saskaņā ar IEC 60038: 2009.
b. Šis nominālais impulsa spriegums tiek piemērots starp sprieguma vadītājiem un PE.
c. Kanādā un ASV, ja spriegums uz zemi pārsniedz 300 V, tiek piemērots nominālais impulsa spriegums, kas atbilst nākamajam augstākajam spriegumam šajā kolonnā.
d. IT sistēmu darbībai ar 220–240 V strāvu jāizmanto 230/400 rinda sakarā ar spriegumu uz zemi pie zemes līnijas vienā līnijā.

J25. Attēls - pārsprieguma aprīkojuma kategorija

	Pārsprieguma I kategorijas aprīkojums ir piemērots izmantošanai tikai tādu ēku stacionārā uzstādīšanā, kur ārpus ierīces tiek izmantoti aizsarglīdzekļi - lai īslaicīgu pārspriegumu ierobežotu līdz noteiktajam līmenim. Šādu iekārtu piemēri ir tādi, kas satur elektroniskas shēmas, piemēram, datorus, ierīces ar elektroniskām programmām utt.
	II pārsprieguma kategorijas aprīkojums ir piemērots savienošanai ar stacionāru elektroinstalāciju, nodrošinot normālu pieejamības pakāpi, kas parasti nepieciešama strāvu patērējošām iekārtām. Šādu iekārtu piemēri ir sadzīves tehnika un līdzīgas kravas.
	III pārsprieguma kategorijas aprīkojums ir paredzēts lietošanai stacionārā instalācijā lejpus straumes un ieskaitot galveno sadales paneli, nodrošinot augstu pieejamības pakāpi. Šādu iekārtu piemēri ir sadales paneļi, automātiskie slēdži, elektroinstalācijas sistēmas, ieskaitot kabeļus, kopnes, sadales kārbas, slēdžus, kontaktligzdas) fiksētajā instalācijā, rūpnieciskai lietošanai paredzētas iekārtas un dažas citas iekārtas, piemēram, stacionāri motori ar pastāvīgs savienojums ar stacionāro instalāciju.
	IV pārsprieguma kategorijas aprīkojums ir piemērots izmantošanai iekārtas izcelsmes vietā vai tās tuvumā, piemēram, augšpus galvenās sadales plates. Šādu iekārtu piemēri ir elektrības skaitītāji, primārās pārslodzes aizsardzības ierīces un pulsācijas vadības ierīces.

“Instalētais” U_P veiktspēja būtu jāsalīdzina ar slodzes impulsu izturību.

SPD ir sprieguma aizsardzības līmenis U_P tas ir pats par sevi, ti, noteikts un pārbaudīts neatkarīgi no tā uzstādīšanas. Praksē par U izvēli_P SPD darbības laikā jāņem drošības rezerve, lai ņemtu vērā SPD uzstādīšanai raksturīgos pārspriegumus (sk. J26. attēlu un Pārsprieguma aizsardzības ierīces pievienošana).

J26. Attēls - uzstādīts U_P

“Instalētais” sprieguma aizsardzības līmenis U_P parasti pieņemts, lai aizsargātu jutīgas iekārtas 230/400 V elektriskās instalācijās, ir 2.5 kV (II pārsprieguma kategorija, sk. J27. attēlu).

Piezīme:
Ja noteikto sprieguma aizsardzības līmeni nevar sasniegt ar ienākošo galu SPD vai ja sensitīvi aprīkojuma elementi atrodas tālvadībā (sk. Aizsardzības sistēmas elementi # SPD atrašanās vieta un tips SPD atrašanās vieta un tips, lai sasniegtu nepieciešamo aizsardzības līmeni.

Polu skaits

• Atkarībā no sistēmas zemējuma izvietojuma ir jāparedz SPD arhitektūra, kas nodrošina aizsardzību parastajā režīmā (CM) un diferenciālā režīmā (DM).

J27. Attēls - Aizsardzības vajadzības atbilstoši sistēmas zemējuma izvietojumam

a. Aizsardzību starp fāzi un nulli var vai nu iestrādāt SPD, kas novietots iekārtas sākumā, vai arī to var novietot tuvu aizsargājamajai iekārtai
b. Ja izplatīts neitrāls

Piezīme:

Pārsprieguma kopējā režīmā
Aizsardzības pamatforma ir SPD uzstādīšana kopējā režīmā starp fāzēm un PE (vai PEN) vadītāju neatkarīgi no izmantotā sistēmas iezemējuma veida.

Diferenciālā režīma pārspriegums
TT un TN-S sistēmās neitrāla iezemēšana rada asimetriju zemes pretestību dēļ, kas noved pie diferenciālā režīma sprieguma parādīšanās, kaut arī zibens spēriena izraisītais pārspriegums ir parasts.

2P, 3P un 4P SPD
(skat. J28. attēlu)
Tie ir pielāgoti IT, TN-C, TN-CS sistēmām.
Tie nodrošina aizsardzību tikai pret parastā režīma pārspriegumiem

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

1P + N, 3P + N SPD
(skat. J29. attēlu)
Tie ir pielāgoti TT un TN-S sistēmām.
Tie nodrošina aizsardzību pret parastā un diferencētā režīma pārspriegumiem

J29. Attēls - 1P + N, 3P + N SPD

1. tipa SPD izvēle
Impulsa strāva Iimp

• Ja nav valsts noteikumu vai īpašu noteikumu par aizsargājamo ēku tipu: impulsa strāvai Iimp jābūt vismaz 12.5 kA (10/350 µs viļņa) uz vienu atzari saskaņā ar IEC 60364-5-534.
• Ja pastāv noteikumi: standartā IEC 62305-2 ir noteikti 4 līmeņi: I, II, III un IV

Tabulā J31 parādīti dažādi I līmeņi_draiskulis regulatīvā gadījumā.

J30. Attēls - līdzsvarota I pamatpiemērs_draiskulis strāvas sadalījums 3 fāžu sistēmā

J31. Attēls - I tabula_draiskulis vērtības atbilstoši ēkas sprieguma aizsardzības līmenim (pamatojoties uz IEC / EN 62305-2)

Automātiskā dzēšana seko I strāvai_fi

Šī īpašība ir piemērojama tikai SPD ar dzirksteļu spraugas tehnoloģiju. Automātiskā dzēšana seko I strāvai_fi vienmēr jābūt lielākai par iespējamo īssavienojuma strāvu I_sc uzstādīšanas vietā.

2. tipa SPD izvēle
Maksimālā izlādes strāva Imax

Maksimālo izlādes strāvu Imax nosaka atbilstoši aplēstajam ekspozīcijas līmenim attiecībā pret ēkas atrašanās vietu.
Maksimālās izlādes strāvas (Imax) vērtību nosaka, veicot riska analīzi (skatīt tabulu J32. Attēlā).

J32. Attēls - ieteicamā maksimālā izlādes strāva Imax atbilstoši ekspozīcijas līmenim

Ārējās īssavienojuma aizsardzības ierīces (SCPD) izvēle

Aizsardzības ierīces (termiskā un īssavienojuma) jāsaskaņo ar SPD, lai nodrošinātu uzticamu darbību, ti
nodrošināt pakalpojumu nepārtrauktību:

• iztur zibens strāvas viļņus
• nerada pārmērīgu atlikušo spriegumu.

nodrošināt efektīvu aizsardzību pret visa veida pārslodzi:

• pārslodze pēc varistora termiskās pārbīdes;
• īssavienojums ar zemu intensitāti (impedants);
• īssavienojums ar augstu intensitāti.

Riski, no kuriem jāizvairās SPD dzīves beigās
Novecošanās dēļ

Gadījumā, ja novecošanas dēļ dabiskais dzīves ilgums ir beidzies, aizsardzība ir termiska. SPD ar varistoriem jābūt iekšējam atvienotājam, kas atspējo SPD.
Piezīme. Lietošanas beigas ar termisko izbēgšanu neattiecas uz SPD ar gāzes izlādes cauruli vai iekapsulētu dzirksteļspraugu.

Vainas dēļ

Dzīves beigu cēloņi īssavienojuma vainas dēļ ir:

• Pārsniegta maksimālā izlādes jauda. Šī kļūda rada spēcīgu īssavienojumu.
• Bojājums sadales sistēmas dēļ (neitrāla / fāzes pārslēgšana, neitrāla atvienošana).
• Pakāpeniska varistora pasliktināšanās.
  Pēdējo divu defektu rezultātā rodas impedants īssavienojums.
  Instalācija ir jāaizsargā no bojājumiem, kas rodas šāda veida bojājumu dēļ: iepriekš definētajam iekšējam (termiskajam) atvienotājam nav laika iesildīties, tāpēc tas darbojas.
  Būtu jāuzstāda īpaša ierīce ar nosaukumu “ārējā īssavienojuma aizsardzības ierīce (ārējā SCPD)”, kas spēj novērst īssavienojumu. To var īstenot ar automātisko slēdzi vai drošinātāju.

Ārējā SCPD raksturojums

Ārējais SCPD būtu jāsaskaņo ar SPD. Tas ir paredzēts, lai izpildītu šādus divus ierobežojumus:

Zibens strāva iztur

Zibens strāvas izturība ir būtiska SPD ārējās īssavienojuma aizsardzības ierīces īpašība.
Ārējais SCPD nedrīkst iziet uz 15 secīgām impulsu strāvām pie In.

Īssavienojuma strāva iztur

• Pārrāvuma spēju nosaka uzstādīšanas noteikumi (IEC 60364 standarts):
  Ārējā SCPD pārrāvuma jaudai jābūt vienādai vai lielākai par iespējamo īssavienojuma strāvu Isc uzstādīšanas vietā (saskaņā ar IEC 60364 standartu).
• Iekārtas aizsardzība pret īssavienojumiem
  Konkrēti, impedantais īssavienojums izkliedē daudz enerģijas, un tas ir jānovērš ļoti ātri, lai novērstu instalācijas un SPD bojājumus.
  Pareizā saistība starp SPD un tā ārējo SCPD jāsniedz ražotājam.

Ārējā SCPD instalēšanas režīms
Ierīce “sērijā”

SCPD ir aprakstīts kā “sērijveidā” (skat. J33. Attēlu), ja aizsardzību veic aizsargājamā tīkla vispārējā aizsardzības ierīce (piemēram, pieslēguma automātiskais slēdzis pirms iekārtas).

J33. Attēls - SCPD “sērijā”

Ierīce “paralēli”

SCPD ir aprakstīts kā “paralēli” (skat. J34. Attēlu), ja aizsardzību īpaši veic ar SPD saistīta ierīce.

• Ārējo SCPD sauc par “atvienojošo automātisko slēdzi”, ja funkciju veic automātiskais slēdzis.
• Atvienojošais automātiskais slēdzis var būt vai nav integrēts SPD.

J34. Attēls - SCPD “paralēli”

Piezīme:
Ja SPD ir ar gāzizlādes cauruli vai iekapsulētu dzirksteļspraugu, SCPD ļauj strāvu samazināt uzreiz pēc lietošanas.

Aizsardzības garantija

Ārējais SCPD jāsaskaņo ar SPD, un SPD ražotājs to testē un garantē saskaņā ar IEC 61643-11 standarta ieteikumiem. Tas arī jāuzstāda saskaņā ar ražotāja ieteikumiem. Piemēram, skatiet Electric SCPD + SPD koordinācijas tabulas.

Kad šī ierīce ir integrēta, atbilstība produkta standartam IEC 61643-11 dabiski nodrošina aizsardzību.

J35. Attēls - SPD ar ārēju SCPD, neintegrētu (iC60N + iPRD 40r) un integrētu (iQuick PRD 40r)

Ārējo SCPD raksturlielumu kopsavilkums

Detalizēta raksturlielumu analīze ir sniegta ārējā SCPD detalizēto raksturojumu sadaļā.
J36. Attēla tabulā kā piemērs parādīts raksturlielumu kopsavilkums atbilstoši dažādiem ārējā SCPD veidiem.

J36. Attēls - 2. tipa SPD nolietotās aizsardzības raksturlielumi saskaņā ar ārējiem SCPD

Ārējā SCPD instalēšanas režīms	Sērijveidā	Paralēli
		Saistīta ar drošinātāju aizsardzību	Saistīta ar automātisko slēdzi	Automātiskā slēdža aizsardzība ir integrēta
Iekārtu pārsprieguma aizsardzība	=	=	=	=
	SPD aparatūru apmierinoši aizsargā neatkarīgi no saistītā ārējā SCPD veida
Instalācijas aizsardzība ekspluatācijas beigās	-	=	+	++
	Nav iespējams garantēt aizsardzību	Ražotāja garantija		Pilnīga garantija
		Aizsardzība pret pretestības īssavienojumiem nav pietiekami nodrošināta	Lieliski nodrošināta aizsardzība pret īssavienojumiem
Pakalpojuma nepārtrauktība dzīves beigās	- -	+	+	+
	Pilnīga instalācija ir izslēgta	Tiek izslēgta tikai SPD shēma
Apkope dzīves beigās	- -	=	+	+
	Nepieciešama instalācijas izslēgšana	Drošinātāju maiņa	Tūlītēja atiestatīšana

SPD un aizsardzības ierīces koordinācijas tabula

Zemāk esošajā J37. Attēla tabulā parādīta atvienojošo automātisko slēdžu (ārējā SCPD) koordinācija XXX Electric zīmola 1. un 2. tipa SPD visiem īssavienojuma strāvu līmeņiem.

Koordinācija starp SPD un tā atvienojošajiem slēdžiem, ko norāda un garantē Electric, nodrošina drošu aizsardzību (zibens viļņu izturība, pastiprināta pretestības īssavienojuma strāvu aizsardzība utt.)

J37. Attēls - SPD un to atvienojošo automātisko slēdžu koordinācijas tabulas piemērs. Vienmēr skatiet jaunākās ražotāju sniegtās tabulas.

Koordinācija ar augšpusē esošajām aizsardzības ierīcēm

Koordinācija ar pārslodzes aizsardzības ierīcēm
Elektroinstalācijā ārējais SCPD ir tāds pats aparāts kā aizsardzības aparāts: tas ļauj izmantot selektivitātes un kaskādes paņēmienus aizsardzības plāna tehniskai un ekonomiskai optimizācijai.

Koordinācija ar atlikušās strāvas ierīcēm
Ja SPD ir uzstādīts zem zemes noplūdes aizsardzības ierīces, tai jābūt “si” vai selektīva tipa ar imunitāti pret impulsu strāvām vismaz 3 kA (8/20 μs strāvas vilnis).

Pārsprieguma aizsardzības ierīces uzstādīšana
Pārsprieguma aizsardzības ierīces savienojums

SPD savienojumiem ar slodzēm jābūt pēc iespējas īsākiem, lai samazinātu sprieguma aizsardzības līmeņa (uzstādīta Up) vērtību aizsargājamās iekārtas spailēs.

SPD savienojumu ar tīklu un zemes spaiļu bloku kopējais garums nedrīkst pārsniegt 50 cm.

Viens no būtiskiem aprīkojuma aizsardzības raksturlielumiem ir maksimālais sprieguma aizsardzības līmenis (uzstādīts uz augšu), ko iekārta var izturēt savos spailēs. Attiecīgi SPD jāizvēlas ar sprieguma aizsardzības līmeni Up, kas pielāgots iekārtas aizsardzībai (skat. J38. Attēlu). Savienojuma vadītāju kopējais garums ir

L = L1 + L2 + L3.

Augstfrekvences strāvām šī savienojuma pretestība uz garuma vienību ir aptuveni 1 µH / m.

Tādējādi, piemērojot Lenz likumu šai saiknei: ΔU = L di / dt

Normalizētais 8/20 µs strāvas vilnis ar strāvas amplitūdu 8 kA attiecīgi rada sprieguma pieaugumu 1000 V uz kabeļa metru.

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

J38. Attēls - SPD savienojumi L <50 cm

Rezultātā spriegums ap iekārtas spailēm, U aprīkojums, ir:
U aprīkojums = Up + U1 + U2
Ja L1 + L2 + L3 = 50 cm un vilnis ir 8/20 µs ar 8 kA amplitūdu, spriegums ap iekārtas spailēm būs Up + 500 V.

Savienojums plastmasas korpusā

Zemāk redzamajā attēlā J39 parādīts, kā savienot SPD plastmasas korpusā.

J39. Attēls - savienojuma piemērs plastmasas korpusā

Savienojums metāla korpusā

Sadales mezglu gadījumā metāla korpusā var būt saprātīgi SPD savienot tieši ar metāla korpusu, kameru izmanto kā aizsargvadītāju (skat. J40. Attēlu).
Šī vienošanās atbilst standartam IEC 61439-2, un montāžas ražotājam jāpārliecinās, vai korpusa īpašības ļauj to izmantot.

J40. Attēls - savienojuma piemērs metāla korpusā

Vadītāja šķērsgriezums

Ieteicamais minimālais vadītāja šķērsgriezums ņem vērā:

• Parastais pakalpojums, kas jāsniedz: Zibens strāvas viļņa plūsma zem maksimālā sprieguma krituma (noteikums 50 cm).
  Piezīme. Atšķirībā no lietojumiem 50 Hz frekvencē, kad zibens ir augstfrekvences parādība, vadītāja šķērsgriezuma palielināšanās ievērojami nesamazina tā augstfrekvences pretestību.
• Vadītāju izturība pret īsslēguma strāvu: Vadītājam maksimālās aizsardzības sistēmas izslēgšanās laikā ir jāpieņem īssavienojuma strāva.
  IEC 60364 instalācijas ienākošajā galā iesaka minimālo šķērsgriezumu:
• 4 mm2 (Cu) 2. tipa SPD pieslēgšanai;
• 16 mm2 (Cu) 1. tipa SPD pieslēgšanai (zibensaizsardzības sistēmas klātbūtne).

Labu un sliktu SPD instalāciju piemēri

J41. Attēls. Labu un sliktu SPD instalāciju piemēri

Iekārtas uzstādīšana jāveic saskaņā ar uzstādīšanas noteikumiem: kabeļu garumam jābūt mazākam par 50 cm.

Pārsprieguma aizsardzības ierīces kabeļu lietošanas noteikumi
Noteikums 1

Pirmais noteikums, kas jāievēro, ir tāds, ka SPD savienojumu garums starp tīklu (caur ārējo SCPD) un zemējuma spaiļu bloku nedrīkst pārsniegt 50 cm.
J42. Attēlā redzamas divas SPD savienošanas iespējas.
J42. Attēls - SPD ar atsevišķu vai integrētu ārēju SCPD

Noteikums 2

Aizsargātu izejošo padevēju vadītāji:

• jābūt savienotam ar ārējā SCPD vai SPD spailēm;
• fiziski jānodala no piesārņotajiem ienākošajiem vadītājiem.

Tie atrodas pa labi no SPD un SCPD spailēm (sk. J43. Attēlu).

J43. Attēls - aizsargātu izejošo padevēju savienojumi atrodas pa labi no SPD spailēm

Noteikums 3

Ienākošajiem padeves fāzes, nulles un aizsardzības (PE) vadītājiem vajadzētu darboties viens otram blakus, lai samazinātu cilpas virsmu (skat. J44. Attēlu).

Noteikums 4

SPD ienākošajiem vadītājiem jābūt tālu no aizsargātajiem izejošajiem vadītājiem, lai izvairītos no to piesārņošanas ar savienojumu (sk. J44. Att.).

Noteikums 5

Kabeļi jāpiestiprina pret korpusa metāla daļām (ja tādas ir), lai samazinātu rāmja cilpas virsmu un tādējādi gūtu labumu no pasargāšanas efekta pret EM traucējumiem.

Visos gadījumos jāpārbauda, ​​vai sadales skapju un korpusu rāmji ir iezemēti, izmantojot ļoti īsus savienojumus.

Visbeidzot, ja tiek izmantoti ekranēti kabeļi, jāizvairās no liela garuma, jo tie samazina ekranēšanas efektivitāti (skat. J44. Att.).

J44. Attēls - EMS uzlabošanas piemērs, samazinot cilpas virsmas un kopējo pretestību elektriskajā kamerā

Pārsprieguma aizsardzība Lietošanas piemēri

SPD lietojumprogrammas piemērs lielveikalā

J46. Attēls - telekomunikāciju tīkls

Risinājumi un shematiska shēma

• Pārsprieguma ierobežotāju izvēles ceļvedis ļāva noteikt precīzu pārsprieguma ierobežotāja vērtību iekārtas ienākošajā galā un ar to saistītā atvienošanas automātiskā slēdža vērtību.
• Kā jutīgās ierīces (U_draiskulis <1.5 kV) atrodas vairāk nekā 10 m attālumā no ienākošās aizsardzības ierīces, smalkās aizsardzības pārsprieguma ierobežotāji jāuzstāda pēc iespējas tuvāk slodzēm.
• Lai nodrošinātu labāku apkalpošanas nepārtrauktību aukstās telpās: tiks izmantoti “si” tipa atlikušās strāvas automātiskie slēdži, lai izvairītos no traucējumiem, ko rada zemes potenciāla pieaugums, zibens vilnim ejot cauri.
• Aizsardzībai pret atmosfēras pārspriegumiem: 1, galvenajā sadales skapī uzstādiet pārsprieguma ierobežotāju. 2, katrā sadales skapī (1 un 2) uzstādiet smalkas aizsardzības pārsprieguma ierobežotāju, piegādājot jutīgās ierīces, kas atrodas vairāk nekā 10 m attālumā no ienākošā pārsprieguma ierobežotāja. 3, uzstādiet pārsprieguma ierobežotāju telekomunikāciju tīklā, lai aizsargātu piegādātās ierīces, piemēram, ugunsgrēka trauksmes signālus, modemus, tālruņus, faksus.

Kabeļu ieteikumi

• Nodrošiniet ēkas iezemējumu līdzvērtīgumu.
• Samaziniet pieslēgtā strāvas padeves kabeļa laukumus.

Uzstādīšanas ieteikumi

• Uzstādiet pārsprieguma ierobežotāju, I_maks = 40 kA (8/20 µs) un iC60 atvienošanas automātiskais slēdzis ar 40 A.
• Uzstādiet smalkas aizsardzības pārsprieguma ierobežotājus, I_maks = 8 kA (8/20 µs) un ar to saistītie iC60 atvienošanas automātiskie slēdži ar 10 A strāvu

J46. Attēls - telekomunikāciju tīkls

SPD fotoelementu vajadzībām

Elektrisko instalāciju dēļ dažādu iemeslu dēļ var rasties pārspriegums. To var izraisīt:

• Izplatīšanas tīkls zibens vai jebkādu veiktu darbu rezultātā.
• Zibens spērieni (tuvumā vai uz ēkām un PV iekārtām, vai uz zibensnovedējiem).
• Elektriskā lauka variācijas zibens dēļ.

Tāpat kā visas āra konstrukcijas, arī PV iekārtas ir pakļautas zibens riskam, kas katrā reģionā ir atšķirīgs. Jābūt preventīvām un apcietināšanas sistēmām un ierīcēm.

Aizsardzība ar potenciālo potenciālu

Pirmais drošības līdzeklis, kas jāievieš, ir barotne (vadītājs), kas nodrošina ekvipotenciālo savienojumu starp visām PV instalācijas vadošajām daļām.

Mērķis ir sasaistīt visus iezemētos vadītājus un metāla detaļas un tādējādi radīt vienādu potenciālu visos instalētās sistēmas punktos.

Aizsardzība ar pārsprieguma aizsardzības ierīcēm (SPD)

SPD ir īpaši svarīgi, lai aizsargātu jutīgas elektroiekārtas, piemēram, maiņstrāvas / līdzstrāvas pārveidotāju, uzraudzības ierīces un saules bateriju moduļus, bet arī citas jutīgas iekārtas, kuras darbina 230 VAC elektriskais sadales tīkls. Turpmākā riska novērtēšanas metode ir balstīta uz kritiskā garuma Lcrit novērtēšanu un tā salīdzinājumu ar L līdzstrāvas līniju kopējo garumu.
SPD aizsardzība ir nepieciešama, ja L ≥ Lcrit.
Lcrit ir atkarīgs no PV instalācijas veida un tiek aprēķināts, kā norādīts šajā tabulā (J47. Attēls):

J47. Attēls - SPD līdzstrāvas izvēle

L ir summa:

• attālumu summa starp invertoru (-iem) un sadales kārbu (-ēm), ņemot vērā, ka tajā pašā vadā esošā kabeļa garumi tiek skaitīti tikai vienu reizi, un
• attālumu summa starp sadales kārbu un virkni veidojošo fotoelementu moduļu savienojuma punktiem, ņemot vērā, ka tajā pašā vadā esošā kabeļa garumi tiek skaitīti tikai vienu reizi.

Ng ir loka zibens blīvums (sitienu skaits / km2 / gadā).

J48. Attēls - SPD izvēle

SPD aizsardzība
Adrese	PV moduļi vai masīvu kastes		Invertera līdzstrāvas puse	Invertora maiņstrāvas puse		Galvenā padome
	LDC			LAC		Zibens stienis
Kritēriji	<10 m	> 10 m		<10 m	> 10 m	Jā	Nē
SPD veids	Nav nepieciešams	"SPD 1" 2. tips [a]	"SPD 2" 2. tips [a]	Nav nepieciešams	"SPD 3" 2. tips [a]	"SPD 4" 1. tips [a]	"SPD 4" 2. tips, ja Ng> 2.5 un gaisvadu līnija

[a]. 1 2 3 4 1. tipa atdalīšanas attālums saskaņā ar EN 62305 netiek ievērots.

SPD instalēšana

SPD skaits un izvietojums līdzstrāvas pusē ir atkarīgs no kabeļu garuma starp saules paneļiem un invertoru. SPD jāuzstāda invertora tuvumā, ja garums ir mazāks par 10 metriem. Ja tas ir lielāks par 10 metriem, ir nepieciešams otrs SPD, kas jāatrodas lodziņā netālu no saules paneļa, pirmais atrodas invertora zonā.

Lai SPD būtu efektīvs, savienojuma kabeļiem ar L + / L- tīklu un starp SPD zemes spaiļu bloku un zemes kopni jābūt pēc iespējas īsākam - mazākam par 2.5 metriem (d1 + d2 <50 cm).

Droša un uzticama fotoelementu enerģijas ražošana

Atkarībā no attāluma starp “ģeneratora” daļu un “pārveidošanas” daļu, lai nodrošinātu katras no divām daļām aizsardzību, var būt nepieciešams uzstādīt divus vai vairāk pārsprieguma ierobežotājus.

J49. Attēls - SPD atrašanās vieta

Pārsprieguma aizsardzības tehniskie papildinājumi

Zibensaizsardzības standarti

IEC 62305 standarta 1. līdz 4. daļa (NF EN 62305 1. – 4. Daļa) pārkārto un atjaunina standarta publikācijas IEC 61024 (sērija), IEC 61312 (sērija) un IEC 61663 (sērija) par zibensaizsardzības sistēmām.

1. daļa - Vispārīgi principi

Šajā daļā ir sniegta vispārīga informācija par zibeni un tā īpašībām, kā arī vispārīgi dati un iepazīstināti ar pārējiem dokumentiem.

2. daļa - Riska pārvaldība

Šajā daļā ir sniegta analīze, kas ļauj aprēķināt struktūras risku un noteikt dažādus aizsardzības scenārijus, lai varētu veikt tehnisko un ekonomisko optimizāciju.

3. daļa - Fiziski struktūru bojājumi un dzīvības apdraudējums

Šajā daļā ir aprakstīta aizsardzība pret tiešiem zibens triecieniem, ieskaitot zibensaizsardzības sistēmu, leņķvadītāju, zemējuma vadu, ekvipotencialitāti un līdz ar to SPD ar ekvipotenciālu savienojumu (1. tipa SPD).

4. daļa - Elektriskās un elektroniskās sistēmas konstrukcijās

Šajā daļā ir aprakstīta aizsardzība pret zibens izraisītajām sekām, tostarp SPD aizsardzības sistēma (2. un 3. tips), kabeļu ekranēšana, SPD uzstādīšanas noteikumi utt.

Šo standartu sēriju papildina:

• IEC 61643 standartu sērija pārsprieguma aizsardzības līdzekļu definīcijai (sk. SPD sastāvdaļas);
• IEC 60364-4 un -5 standartu sērijas izstrādājumu pielietošanai LV elektroinstalācijās (skatīt SPD nolietojuma beigu norādi).

SPD sastāvdaļas

VPD galvenokārt sastāv no (sk. J50. Attēlu):

1. viens vai vairāki nelineāri komponenti: strāvas daļa (varistors, gāzes izlādes caurule [GDT] utt.);
2. termoaizsardzības ierīce (iekšējais atvienotājs), kas to pasargā no termiskās aizplūšanas kalpošanas laika beigās (SPD ar varistoru);
3. rādītājs, kas norāda SPD darbības laiku; Daži SPD ļauj attālināti ziņot par šo norādi;
4. ārējs SCPD, kas nodrošina aizsardzību pret īssavienojumiem (šo ierīci var integrēt SPD).

J50. Attēls - SPD diagramma

Dzīvās daļas tehnoloģija

Tiešraides daļas ieviešanai ir pieejamas vairākas tehnoloģijas. Viņiem katram ir priekšrocības un trūkumi:

• Zenera diodes;
• Gāzes izlādes caurule (kontrolēta vai nekontrolēta);
• Varistors (cinka oksīda varistors [ZOV]).

Zemāk esošajā tabulā parādīti 3 parasti izmantoto tehnoloģiju raksturlielumi un izvietojums.

J51. Attēls - Kopsavilkuma veiktspējas tabula

Komponents	Gāzes izlādes caurule (GDT)	Iekapsulēta dzirksteļu sprauga	Cinka oksīda varistors	GDT un varistors virknē	Paralēli iekapsulēta dzirksteļsprauga un varistors
raksturojums
Darba režīms	Sprieguma pārslēgšana	Sprieguma pārslēgšana	Sprieguma ierobežošana	Sprieguma pārslēgšana un ierobežošana virknē	Sprieguma pārslēgšana un ierobežošana paralēli
Darbības līknes
iesniegums	Telekomunikāciju tīkls LV tīkls (saistīts ar varistoru)	LV tīkls	LV tīkls	LV tīkls	LV tīkls
SPD tips	ierakstiet 2	ierakstiet 1	1. vai 2. tips	1. tips + 2. tips	1. tips + 2. tips

SPD dzīves cikla beigu norāde

Lietošanas beigu indikatori ir saistīti ar SPD iekšējo atvienotāju un ārējo SCPD, lai informētu lietotāju, ka iekārta vairs nav aizsargāta pret atmosfēras izcelsmes pārspriegumiem.

Vietējā norāde

Šo funkciju parasti prasa instalācijas kodi. Lietošanas beigu indikāciju norāda indikators (gaismas vai mehāniskais) iekšējam atvienotājam un / vai ārējam SCPD.

Kad ārējo SCPD ievieš drošinātāju ierīce, šīs funkcijas nodrošināšanai ir nepieciešams nodrošināt drošinātāju ar strikeri un pamatni, kas aprīkota ar izslēgšanas sistēmu.

Integrēts atvienošanas automātiskais slēdzis

Mehāniskais indikators un vadības roktura stāvoklis ļauj dabiski norādīt dzīves beigas.

Vietējā norāde un attālās atskaites

XXX Electric zīmola iQuick PRD SPD ir “gatavs vadiem” tipa ar integrētu atvienotāju.

Vietējā norāde

iQuick PRD SPD (skat. J53. attēlu) ir aprīkots ar vietējiem mehāniskā stāvokļa indikatoriem:

• (sarkanais) mehāniskais indikators un atvienojošā automātiskā slēdža roktura stāvoklis norāda SPD izslēgšanu;
• katras kasetnes (sarkanais) mehāniskais indikators norāda kasetnes darbības laiku.

J53. Attēls - zīmola XXX Electric iQuick PRD 3P + N SPD

Attālā ziņošana

(skat. J54. attēlu)

iQuick PRD SPD ir aprīkots ar indikācijas kontaktu, kas ļauj attālināti ziņot par:

• kārtridža kalpošanas laiks;
• trūkst kasetnes un kad tā ir atkal ievietota vietā;
• tīkla kļūme (īssavienojums, nulles atvienošana, fāzes / nulles maiņa);
• vietējā manuālā pārslēgšana.

Tā rezultātā uzstādīto SPD darbības stāvokļa tālvadības uzraudzība ļauj nodrošināt, ka šīs aizsargierīces gaidīšanas režīmā vienmēr ir gatavas darbībai.

J54. Attēls - indikatora gaismas uzstādīšana ar iQuick PRD SPD

J55. Attēls - SPD statusa attālā norādīšana, izmantojot Smartlink

Apkope dzīves beigās

Kad nolietojuma beigu indikators norāda izslēgšanu, SPD (vai attiecīgā kasetne) ir jānomaina.

IQuick PRD SPD gadījumā tiek veicināta apkope:

• Apkopes nodaļa ir viegli identificējama kasetnes darbības laikā (jāmaina).
• Kasetnes darbības laiku var pilnībā nomainīt, jo drošības ierīce aizliedz atvienojošā automātiskā slēdža aizvēršanu, ja trūkst kasetnes.

Ārējā SCPD detalizēti raksturlielumi

Pašreizējais vilnis iztur

Pašreizējais vilnis iztur ārējo SCPD testus šādi:

• Noteiktai kategorijai un tehnoloģijai (NH vai cilindrisks drošinātājs) pašreizējā viļņu izturība ir labāka ar aM tipa drošinātāju (motora aizsardzība) nekā ar gG tipa drošinātāju (vispārējai lietošanai).
• Dotam vērtējumam strāvas viļņa izturība ir labāka ar automātisko slēdzi nekā ar drošinātāju. J56. Attēlā parādīti sprieguma viļņu izturības testu rezultāti:
• lai aizsargātu SPD, kas noteikts Imax = 20 kA, izvēlētais ārējais SCPD ir vai nu MCB 16 A, vai drošinātājs aM 63 A, Piezīme: šajā gadījumā drošinātājs gG 63 A nav piemērots.
• lai aizsargātu SPD, kas noteikts Imax = 40 kA, izvēlētais ārējais SCPD ir vai nu MCB 40 A, vai drošinātājs aM 125 A,

J56. Attēls - SCPD sprieguma viļņu izturības spēju salīdzinājums I_maks = 20 kA un es_maks = 40 kA

Uzstādīts sprieguma aizsardzības līmenis

Kopumā:

• Sprieguma kritums ķēdes pārtraucēja spailēs ir lielāks nekā drošinātāju ierīces spailēs. Tas ir tāpēc, ka automātisko slēdžu komponentu (termisko un magnētisko izslēgšanas ierīču) pretestība ir augstāka nekā drošinātājam.

Tomēr:

• Starpība starp sprieguma kritumiem joprojām ir neliela strāvas viļņiem, kas nepārsniedz 10 kA (95% gadījumu);
• Uzstādītajā Up sprieguma aizsardzības līmenī tiek ņemta vērā arī kabeļu pretestība. Tas var būt augsts drošinātāju tehnoloģijas gadījumā (aizsardzības ierīce atrodas tālu no SPD) un maza ķēdes pārtraucēju tehnoloģijas gadījumā (automātiskais slēdzis ir tuvu un pat integrēts SPD).

Piezīme: Uzstādītais augstsprieguma aizsardzības līmenis ir sprieguma kritumu summa:

• VPD;
• ārējā SCPD;
• aprīkojuma kabeļos

Aizsardzība pret pretestības īssavienojumiem

Ar pretestības īssavienojumu tiek izvadīts daudz enerģijas, un tas ir jānovērš ļoti ātri, lai novērstu instalācijas un SPD bojājumus.

J57. Attēlā salīdzināts aizsardzības sistēmas reakcijas laiks un enerģijas ierobežojums ar 63 A aM drošinātāju un 25 A automātisko slēdzi.

Šīm divām aizsardzības sistēmām ir vienāda 8/20 µs strāvas viļņu izturība (attiecīgi 27 kA un 30 kA).

J57. Attēls - Automātiskā slēdža un drošinātāja laika / strāvas un enerģijas ierobežojumu līkņu salīdzinājums ar tādu pašu 8/20 µs strāvas viļņu izturību

Zibens viļņa izplatīšanās

Elektriskie tīkli ir zemfrekvences un līdz ar to sprieguma viļņa izplatīšanās ir momentāna attiecībā pret parādības biežumu: jebkurā vadītāja vietā momentānais spriegums ir vienāds.

Zibens vilnis ir augstas frekvences parādība (no vairākiem simtiem kHz līdz MHz):

• Zibens vilnis tiek izplatīts pa vadītāju noteiktā ātrumā attiecībā pret parādības biežumu. Tā rezultātā jebkurā brīdī spriegumam nav vienādas vērtības visos barotnes punktos (skat. J58. Att.).

J58. Attēls - Zibens viļņa izplatīšanās vadītājā

• Medija maiņa rada viļņa izplatīšanās un / vai atspoguļojuma parādību atkarībā no:

1. pretestības atšķirība starp abiem medijiem;
2. progresējošā viļņa biežums (pacelšanās laika stāvums impulsa gadījumā);
3. barotnes garums.

Jo īpaši pilnīgas atstarošanas gadījumā sprieguma vērtība var dubultoties.

Piemērs: SPD aizsardzības gadījums

Zibens vilnim piemērotās parādības modelēšana un laboratorijas testi parādīja, ka slodze, ko darbina 30 m kabeļa, ko pret straumi aizsargā SPD pie sprieguma Up, atstarošanas parādību dēļ uztur maksimālo spriegumu 2 x U_P (skat. J59. att.). Šis sprieguma vilnis nav enerģisks.

J59. Attēls - Zibens viļņa atspoguļojums kabeļa galā

Koriģējoša darbība

No trim faktoriem (pretestības, frekvences, attāluma atšķirība) vienīgais, ko patiešām var kontrolēt, ir kabeļa garums starp SPD un aizsargājamo slodzi. Jo lielāks ir šis garums, jo lielāks ir atstarojums.

Parasti pārsprieguma frontēm, ar kurām saskaras ēka, atstarošanas parādības ir nozīmīgas no 10 m un var dubultot spriegumu no 30 m (sk. J60. Att.).

Ir nepieciešams uzstādīt otru SPD smalkā aizsardzībā, ja kabeļa garums pārsniedz 10 m starp ienākošo galu SPD un aizsargājamo aprīkojumu.

J60. Attēls - Maksimālais spriegums kabeļa malā atbilstoši tā garumam līdz avārijas sprieguma priekšpusei = 4kV / us

Zibens strāvas piemērs TT sistēmā

Kopējā režīma SPD starp fāzi un PE vai fāzi un PEN tiek uzstādīts neatkarīgi no sistēmas iezemējuma veida (sk. J61. Attēlu).

Piloniem izmantotajam neitrālajam zemējuma rezistoram R1 ir mazāka pretestība nekā uzstādīšanai izmantotajam zemējuma rezistoram R2.

Zibens strāva caur visvieglāko ceļu caur ABCD ķēdi plūst uz zemi. Tas sērijveidā iet cauri varistoriem V1 un V2, izraisot diferenciālo spriegumu, kas vienāds ar SPD divkāršo augšējo spriegumu (U_P1 + U_P2) ārkārtējos gadījumos parādīties A un C spailēs pie ieejas instalācijā.

J61. Attēls - tikai kopēja aizsardzība

Lai efektīvi aizsargātu slodzes starp Ph un N, diferenciālā režīma spriegums (starp A un C) ir jāsamazina.

Tāpēc tiek izmantota cita SPD arhitektūra (skat. J62. Attēlu)

Zibens strāva plūst caur ABH ķēdi, kurai ir mazāka pretestība nekā ABCD ķēdei, jo starp B un H izmantotā komponenta pretestība ir nulle (ar gāzi piepildīta dzirksteļsprauga). Šajā gadījumā diferenciālais spriegums ir vienāds ar SPD atlikušo spriegumu (U_P2).

J62. Attēls - kopējā un diferenciālā aizsardzība