Pārsprieguma aizsardzības ierīces tiek izmantotas elektrības barošanas tīkliem, tālruņu tīkliem, kā arī sakaru un automātiskās vadības autobusiem.

2.4 Pārsprieguma aizsardzības ierīce (SPD)

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.

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 iekārtām 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 acu būris. 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 spēja. 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

2.4.1. 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).

• 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 I_n. Izvēlētajam sprieguma aizsardzības līmenim jābūt zemākam par slodžu izturību pret pārspriegumu (skatīt 3.2. Sadaļu). Zibens triecienu gadījumā spriegums pāri SPD spailēm parasti ir mazāks par U_p.

- es_n: Nominālā izlādes strāva

Šī ir 8/20 μs viļņu strāvas maksimālā vērtība, ko SPD spēj izlādēt 15 reizes.

• Ierakstiet 1 SPD

- es_draiskulis: Impulss pašlaik

Šī ir 10/350 μs viļņu strāvas maksimālā vērtība, ko SPD spēj izlādēt 5 reizes.

- es_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

- es_maks: Maksimālā izlādes strāva

Šī ir maksimālā vērtība strāvas 8/20 μs viļņu formai, ko SPD spēj izlādēt vienu reizi.

• Ierakstiet 3 SPD

- U_oc: Atvērtās ķēdes spriegums, kas piemērots III klases (3. tips) testos.

2.4.2 Galvenie pielietojumi

• 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.

3 Elektroinstalācijas aizsardzības sistēmas projektēšana

Lai aizsargātu ēkas elektroinstalāciju, izvēloties vienkāršus noteikumus

• SPD (-i);
• tā ir aizsardzības sistēma.

3.1 Projektēšanas noteikumi

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

• SPD

- SPD daudzums;

- tips;

- iedarbības līmenis, lai noteiktu SPD maksimālo izlādes strāvu I_maks.

• Īssavienojuma aizsardzības ierīce

- maksimālā izlādes strāva I_maks;

- īssavienojuma strāva I_sc uzstādīšanas vietā.

J20 attēla loģiskā diagramma ilustrē šo projektēšanas kārtību.

Citas SPD izvēles īpašības ir iepriekš noteiktas elektroinstalācijai.

• stabu skaits VPD;
• sprieguma aizsardzības līmenis U_p;
• darba spriegums U_c.

Šajā J3 apakšnodaļā sīkāk aprakstīti aizsardzības sistēmas izvēles kritēriji atbilstoši iekārtas raksturojumam, aizsargājamajai iekārtai un videi.

3.2 Aizsardzības sistēmas elementi

SPD vienmēr jāuzstāda pie elektroinstalācijas sākuma.

3.2.1. 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 30 metru attālumā no ienākošās gala aizsardzības ierīces, ir jānodrošina papildu smalka aizsardzība pēc iespējas tuvāk jutīgām slodzēm. Viļņu atstarošanas parādības pieaug no 10 metriem (skatīt 6.5. Nodaļu)
• 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.

3.4 1. tipa SPD izvēle

3.4.1 Impulsu strāva I_draiskulis

• Ja nav valsts noteikumu vai īpašu noteikumu par aizsargājamo ēku tipu, impulsa strāva I_draiskulis jābūt vismaz 12.5 kA (10/350 μs viļņa) uz vienu atzari saskaņā ar IEC 60364-5-534.

• Ja pastāv noteikumi: standartā 62305-2 ir noteikti 4 līmeņi: I, II, III un IV, J31 attēla tabulā parādīti dažādi I līmeņi_draiskulis regulatīvā gadījumā.

3.4.2 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.

3.5 2. tipa SPD izvēle

3.5.1. Maksimālā izlādes strāva I_maks

Maksimālo izlādes strāvu Imax nosaka atbilstoši aplēstajam ekspozīcijas līmenim attiecībā pret ēkas atrašanās vietu.

Maksimālās izlādes strāvas vērtība (I_maks) nosaka ar riska analīzi (sk. tabulu J32. attēlā).

3.6. 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;

- mazas intensitātes īssavienojums (impedants);

- augstas intensitātes īssavienojums.

3.6.1 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 (neitrāls / fāzes pārslēgums, neitrāls

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.

Jāuzstāda īpaša ierīce ar nosaukumu “ārējā īssavienojuma aizsardzības ierīce (ārējā SCPD)”, kas spēj novērst īssavienojumu. To var īstenot ar automātisko slēdzi vai drošinātāju.

3.6.2. Ārējās SCPD (īssavienojuma aizsardzības ierīces) 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 pie I nedrīkst pārslēgties uz 15 secīgām impulsu strāvām_n.

Īssavienojuma strāva iztur

• Pārrāvuma spēja 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.

3.6.3. 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).

• 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.

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

Piezīme: S tipa atlikušās strāvas ierīces, kas atbilst IEC 61008 vai IEC 61009-1 standartiem, atbilst šai prasībai.

3.7.1. Koordinācija ar augšpusē esošajām aizsardzības ierīcēm

Koordinācija ar strāvas aizsardzības ierīcēm

Elektroinstalācijā ārējais SCPD ir tāds pats aparāts kā aizsardzības aparāts: tas ļauj pielietot diskriminācijas 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).

4 SPD instalēšana

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.

4.1 savienojums

Viens no būtiskiem aprīkojuma aizsardzības raksturlielumiem ir maksimālais sprieguma aizsardzības līmenis (uzstādīts U_p), ko iekārta var izturēt savos termināļos. Attiecīgi jāizvēlas SPD ar sprieguma aizsardzības līmeni U_p pielāgots aprīkojuma aizsardzībai (skat. J38. attēlu). Savienojuma vadītāju kopējais garums ir

L = L1 + L2 + L3.

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

Tādējādi, piemērojot Lenca likumu šai sakarībai: ∆U = L di / dt

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

∆U = 1 x 10^-6 x8 x10³ / 8 x 10^-6 = 1000 V

Rezultātā spriegums pār iekārtas spailēm, kas uzstādīts uz augšu, ir:

instalēta U_p =U_p + U1 + U2

Ja L1 + L2 + L3 = 50 cm un vilnis ir 8/20 μs ar 8 kA amplitūdu, spriegums ap iekārtas spailēm būs U_p + 500 V.

4.1.1 Savienojums plastmasas korpusā

Zemāk redzamajā J39a attēlā parādīts, kā savienot SPD plastmasas korpusā.

4.1.2 Savienojums metāla korpusā

Ja komutācijas mezgls atrodas metāla korpusā, var būt saprātīgi SPD savienot tieši ar metāla korpusu, kameru izmanto kā aizsargvadītāju (sk. J39b. Attēlu).

Šī vienošanās atbilst standartam IEC 61439-2, un ASSEMBLY ražotājam ir jāpārliecinās, vai korpusa īpašības ļauj to izmantot.

4.1.3. 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 parādība ir augsta frekvence, 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).

4.2 Kabeļu lietošanas noteikumi

• 1. noteikums: Pirmais noteikums, kas jāievēro, ir tāds, ka SPD savienojumu garums starp tīklu (caur ārējo SCPD) un zemējuma spaiļu bloku nedrīkst pārsniegt 50 cm.

J40. Attēlā redzamas divas SPD savienošanas iespējas.

• 2. noteikums: Aizsargāto izejošo padevēju vadītāji:

- jābūt savienotam ar ārējā SCPD vai SPD spailēm;

- būtu fiziski jānodala no piesārņotajiem ienākošajiem vadītājiem.

Tie atrodas pa labi no SPD un SCPD spailēm (sk. J41. Attēlu).

• 3. noteikums: ienākošajiem padeves fāzes, nulles un aizsardzības (PE) vadītājiem vajadzētu darboties viens otram blakus, lai samazinātu cilpas virsmu (skat. J42. Attēlu).
• 4. noteikums: SPD ienākošajiem vadītājiem jābūt tālu no aizsargātajiem izejošajiem vadītājiem, lai izvairītos no to piesārņošanas ar savienojumu (skat. J42. Attēlu).
• 5. noteikums: Kabeļiem jābūt piestiprinātiem 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 lieliem garumiem, jo ​​tie samazina ekranēšanas efektivitāti (skat. J42.

5 lietojumprogramma

5.1 Instalācijas piemēri

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_p <1.5 kV) atrodas vairāk nekā 30 m attālumā no ienākošās aizsardzības ierīces, smalkās aizsardzības pārsprieguma ierobežotāji jāuzstāda pēc iespējas tuvāk slodzēm.
• Lai nodrošinātu labāku apkalpošanas nepārtrauktību aukstuma telpās:

- “si” tipa atlikušās strāvas automātiskie slēdži tiks izmantoti, lai izvairītos no traucējumiem, ko izraisa zemes potenciāla pieaugums, zibens vilnim ejot.

• Aizsardzībai pret atmosfēras pārspriegumiem:

- galvenajā sadales skapī uzstādiet pārsprieguma ierobežotāju

- katrā sadales skapī (1. un 2.) uzstādiet smalkas pārsprieguma ierobežotāju, kas piegādā jutīgās ierīces vairāk nekā 30 m attālumā no ienākošā pārsprieguma ierobežotāja

- telekomunikāciju tīklā uzstādiet pārsprieguma ierobežotāju, lai aizsargātu piegādātās ierīces, piemēram, ugunsgrēka trauksmes signālus, modemus, tālruņus, faksus.

Kabeļu ieteikumi

- Nodrošināt ēkas iezemējumu līdzvērtīgumu.

- Samaziniet pieslēgtā strāvas padeves kabeļa laukumus.

Uzstādīšanas ieteikumi

• Uzstādiet pārsprieguma ierobežotāju, Imax = 40 kA (8/20 μs) un iC60 atvienošanas automātisko slēdzi ar 20 A strāvu.
• Uzstādiet smalkas aizsardzības pārsprieguma ierobežotājus, Imax = 8 kA (8/20 μs) un ar tiem saistītos iC60 atvienošanas automātiskos slēdžus, kuru vērtība ir 20.