Уредите за заштита од пренапони се користат за мрежи за напојување со електрична енергија, телефонски мрежи и автобуси за комуникација и автоматско управување.

2.4 Уред за заштита од пренапони (СПД)

Уредот за заштита од пренапони (СПД) е компонента на системот за заштита од електрична инсталација.

Овој уред е паралелно поврзан на колото за напојување на оптоварувањата што треба да ги заштити (види Сл. Ј17). Може да се користи и на сите нивоа на мрежата за напојување.

Ова е најчесто користениот и најефикасниот вид на заштита од пренапон.

Принципот

СПД е дизајниран да ги ограничува минливите пренапони од атмосферско потекло и да ги пренасочува струјните бранови на земјата, така што може да се ограничи амплитудата на овој пренапон на вредност што не е опасна за електричната инсталација и електричната разводна опрема и контролната опрема.

СПД ги елиминира пренапоните:

• во заеднички режим, помеѓу фаза и неутрален или земја;
• во диференцијален режим, помеѓу фаза и неутрален. Во случај на пренапон што го надминува работниот праг, СПД
• ја спроведува енергијата на земјата, во заеднички режим;
• ја дистрибуира енергијата до другите живи спроводници, во диференцијален режим.

Трите типа на СПД:

• Тип 1 SPD

СПД од типот 1 се препорачува во специфичен случај на секторски услуги и индустриски згради, заштитени со систем за заштита од гром или метеж кафез. Ги штити електричните инсталации од директни удари од гром. Може да ја испушти заднината од молња што се шири од заземјувачот до мрежните спроводници.

Тип 1 СПД се карактеризира со струен бран од 10/350 μs.

• Тип 2 SPD

Тип 2 СПД е главниот систем за заштита на сите нисконапонски електрични инсталации. Инсталиран во секоја електрична разводна табла, спречува ширење на пренапони во електричните инсталации и ги штити товарите.

СПД од типот 2 се карактеризира со бран на струја од 8/20 μs.

• Тип 3 SPD

Овие СПД имаат мал капацитет за испуштање. Затоа, тие мора задолжително да се инсталираат како додаток на СПД од типот 2 и во близина на чувствителни оптоварувања. СПД од типот 3 се карактеризира со комбинација на напонски бранови (1.2 / 50 μs) и струјни бранови (8/20 μs).

НПД нормативна дефиниција

2.4.1 Карактеристики на СПД

Меѓународниот стандард IEC 61643-11 Edition 1.0 (03/2011) ги дефинира карактеристиките и тестовите за СПД поврзани со нисконапонски дистрибутивни системи (види Сл. J19).

• Заеднички карактеристики

- ИЛИ_c: Максимален континуиран работен напон

Ова е AC или DC напон над кој SPD станува активен. Оваа вредност е избрана според номиналниот напон и аранжманот за заземјување на системот.

- ИЛИ_p: Ниво на заштита од напон (на I_n)

Ова е максималниот напон преку терминалите на СПД кога е активен. Овој напон се постигнува кога струјата што тече во СПД е еднаква на I_n. Избраното ниво на заштита на напон мора да биде под способноста на издржливоста на пренапонот (видете дел 3.2). Во случај на удари од гром, напонот низ терминалите на СПД генерално останува помал од У_p.

- Јас_n: Номинална струја на празнење

Ова е врвната вредност на струјата од 8/20 μs бранова форма што СПД е способен да ја испушти 15 пати.

• Тип 1 SPD

- Јас_{немирник}: Импулс во моментов

Ова е врвната вредност на струјата од 10/350 μs бранова форма што СПД е способен да ја испушти 5 пати.

- Јас_fi: Автоегасне ја следи струјата

Применливо само за технологијата на искра.

Ова е струјата (50 Hz) што СПД е способен да ја прекине сам по трепкањето. Оваа струја секогаш мора да биде поголема од потенцијалната струја на краток спој на местото на инсталација.

• Тип 2 SPD

- Јас_макс: Максимална струја на празнење

Ова е врвната вредност на струјата од 8/20 μs бранова форма што СПД е способна да ја испушти еднаш.

• Тип 3 SPD

- ИЛИ_oc: Напон на отворено коло применет за време на тестовите од класа III (Тип 3).

2.4.2 Главни апликации

• СПД со низок напон

Со овој термин се назначени многу различни уреди, и од технолошка и од гледна точка на употреба. Нисконапонските СПД се модуларни за лесно да се инсталираат во разводни табли. Постојат и СПД прилагодливи на приклучоците за напојување, но овие уреди имаат мал капацитет за празнење.

• СПД за комуникациски мрежи

Овие уреди ги штитат телефонските мрежи, преклопните мрежи и мрежите за автоматско управување (автобус) од пренапони што доаѓаат однадвор (молња) и оние внатрешни на мрежата за напојување (загадувачка опрема, работа на разводни уреди и сл.).

Таквите СПД исто така се инсталирани во RJ11, RJ45,… приклучоци или интегрирани во товари.

3 Дизајн на системот за заштита на електрична инсталација

За да се заштити електрична инсталација во зграда, важат едноставни правила за избор на

• СПД (и);
• тоа е систем за заштита.

3.1 Дизајн правила

За системот за дистрибуција на електрична енергија, главните карактеристики што се користат за дефинирање на системот за заштита од гром и избор на СПД за заштита на електрична инсталација во зграда се:

• СПД

- количината на СПД;

- тип;

- ниво на изложеност за дефинирање на максималната струја на испуштање на СПД I_макс.

• Уред за заштита од краток спој

- максимална струја на празнење I_макс;

- струја на краток спој I_sc на местото на инсталација.

Логичкиот дијаграм на Слика J20 подолу го илустрира ова правило за дизајн.

Останатите карактеристики за избор на СПД се претходно дефинирани за електрична инсталација.

• број на столбови во СПД;
• ниво на заштита на напон U_p;
• работен напон U_c.

Овој под-дел Ј3 подетално ги опишува критериумите за избор на системот за заштита според карактеристиките на инсталацијата, опремата што треба да се заштити и околината.

3.2 Елементи на системот за заштита

СПД секогаш мора да се инсталира на потеклото на електричната инсталација.

3.2.1 Локација и вид на СПД

Видот на СПД што треба да се инсталира на потеклото на инсталацијата зависи од тоа дали постои или не постои систем за заштита од гром. Ако зградата е опремена со систем за заштита од гром (според IEC 62305), треба да се инсталира СПД од типот 1.

За СПД инсталиран на влезниот крај на инсталацијата, стандардите за инсталација IEC 60364 утврдуваат минимални вредности за следниве 2 карактеристики:

• Номинална струја на празнење I_n = 5 kA (8/20) μs;
• Ниво на заштита од напон U_p (кај јас_n) <2.5 kV.

Бројот на дополнителни СПД што треба да се инсталираат се одредува со:

• големината на локацијата и тешкотијата при инсталирање на сврзувачки спроводници. На големи страници, од суштинско значење е да се инсталира СПД на влезниот крај од секоја ограда за дистрибуција.
• растојанието што ги одделува чувствителните оптоварувања да бидат заштитени од заштитниот уред за влез. Кога товарите се наоѓаат на повеќе од 30 метри оддалеченост од заштитниот уред за влез, потребно е да се обезбеди дополнителна фина заштита што е можно поблиску до чувствителните оптоварувања. Феномените на рефлексија на бран се зголемуваат од 10 метри (види поглавје 6.5)
• ризикот од изложеност. Во случај на многу изложена локација, СПД на крајот на влезот не може да обезбеди и висок проток на струја од гром и доволно ниско ниво на заштита на напон. Особено, СПД Тип 1 е генерално придружено со СПД Тип 2.

Табелата на слика Ј21 подолу го покажува количеството и видот на СПД што треба да се постави врз основа на двата фактори дефинирани погоре.

3.4 Избор на СПД од типот 1

3.4.1 Импулсна струја I_{немирник}

• Кога нема национални регулативи или специфични регулативи за видот на зградата што треба да се заштити, импулсната струја I_{немирник} треба да биде најмалку 12.5 kA (10/350 μs бран) по гранка во согласност со IEC 60364-5-534.

• Каде што постојат прописи: стандардот 62305-2 дефинира 4 нивоа: I, II, III и IV, Табелата на слика Ј31 ги покажува различните нивоа на I_{немирник} во регулаторниот случај.

3.4.2 Автоегасне ја следат струјата I_fi

Оваа карактеристика е применлива само за СПД со технологија на искра. Автоматското гаснење ја следи струјата I_fi секогаш мора да биде поголема од потенцијалната струја на краток спој I_sc на местото на инсталација.

3.5 Избор на СПД од типот 2

3.5.1 Максимална струја на празнење I_макс

Максималната струја на празнење Imax се дефинира во согласност со проценетото ниво на изложеност во однос на локацијата на зградата.

Вредноста на максималната струја на празнење (I_макс) се одредува со анализа на ризик (види табела на слика Ј32).

3.6 Избор на надворешен уред за заштита од краток спој (SCPD)

Заштитните уреди (термички и краток спој) мора да бидат координирани со СПД за да се обезбеди сигурна работа, т.е.

• обезбеди континуитет на услугата:

- издржат бранови на струјни молњи;

- не генерира прекумерен преостанат напон.

• обезбедете ефикасна заштита од сите видови на прекумерна струја:

- преоптоварување по термички бегство на варистор;

- краток спој со слаб интензитет (непостојан);

- краток спој со висок интензитет.

3.6.1 Ризици што треба да се избегнуваат на крајот на животот на СПД

• Поради стареење

Во случај на природен крај на животот поради стареење, заштитата е од термички тип. СПД со варистори мора да има внатрешен дисконектор што го оневозможува СПД.

Забелешка: Крајот на животот преку термички бегство не се однесува на СПД со цевка за испуштање гас или капсулирана искра.

• Поради дефект

Причините за крајот на животот поради дефект на краток спој се:

- Надминат е максималниот капацитет на празнење.

Овој дефект резултира во силен краток спој.

- Дефект што се должи на системот за дистрибуција (неутрално / фазно префрлување, неутрално)

исклучување).

- Постепено влошување на варисторот.

Последните две грешки резултираат во непосреден краток спој.

Инсталацијата мора да биде заштитена од оштетување што произлегува од овие видови дефекти: внатрешниот (термички) исклучувач дефиниран погоре нема време да се загрее, па оттаму и да работи.

Треба да се инсталира посебен уред наречен „надворешен уред за заштита од краток спој (надворешен SCPD)“, способен да го елиминира краток спој. Може да се спроведе од прекинувач или уред за осигурувачи.

3.6.2 Карактеристики на надворешниот SCPD (Уред за заштита од краток спој)

Надворешната СЦПД треба да биде координирана со СПД. Тој е дизајниран да ги задоволи следниве две ограничувања:

Издржат молња струја

Издржливоста на струјата на молњата е основна карактеристика на надворешниот Уред за заштита од краток спој на SPD.

Надворешната СЦПД не смее да се повлече од 15 последователни импулсни струи на I_n.

Издржат струја на краток спој

• Капацитет на кршење се определува со правилата за инсталација (стандард IEC 60364):

Надворешниот SCPD треба да има капацитет на прекин еднаков или поголем од потенцијалната струја на краток спој Isc на точката на инсталација (во согласност со стандардот IEC 60364).

• Заштита на инсталацијата од кратки споеви

Особено, непосредниот краток спој троши многу енергија и треба да се отстрани многу брзо за да се спречи оштетување на инсталацијата и на СПД.

Правилната асоцијација помеѓу СПД и неговата надворешна СЦПД мора да ја даде производителот.

3.6.3 Режим на инсталација за надворешниот SCPD

• Уред „во серија“

SCPD е опишан како „во серија“ (види Сл. J33) кога заштитата ја изведува генералниот уред за заштита на мрежата што треба да се заштити (на пример, прекинувач за поврзување низводно од инсталацијата).

• Уред „паралелно“

SCPD е опишан како „паралелен“ (види Сл. J34) кога заштитата се изведува специјално од заштитен уред поврзан со SPD.

• Надворешниот SCPD се нарекува „прекинувач за исклучување“ ако функцијата ја извршува прекинувач.
• Прекинувачот за исклучување може да биде интегриран во СПД.

Забелешка: Во случај на СПД со цевка за испуштање гас или капсулирана искра на искра, SCPD дозволува струја да се намали веднаш по употребата.

Забелешка: Уредите за преостаната струја од типот S во согласност со IEC 61008 или IEC 61009-1 стандардите се во согласност со ова барање.

3.7.1 Координација со уреди за заштита од горниот тек

Координација со уреди за заштита од прекумерна струја

Во електрична инсталација, надворешниот SCPD е апарат идентичен со заштитниот апарат: ова овозможува да се применат дискриминација и каскадни техники за техничко и економско оптимизирање на планот за заштита.

Координација со уреди за преостаната струја

Ако СПД е инсталиран низводно од уред за заштита од истекување на земја, тој треба да биде од типот „си“ или селективен со имунитет на пулсни струи од најмалку 3 kA (8/20 μs тековен бран).

4 Инсталација на СПД

Поврзувањата на СПД со оптоварувањата треба да бидат колку што е можно пократки за да се намали вредноста на нивото на заштита од напон (инсталирано нагоре) на терминалите на заштитената опрема. Вкупната должина на СПД врските со мрежата и блокот на приклучокот на земјата не треба да надминува 50 см.

4.1 Поврзување

Една од основните карактеристики за заштита на опремата е максималното ниво на заштита од напон (инсталиран U_p) што опремата може да издржи на нејзините терминали. Соодветно на тоа, треба да се избере СПД со ниво на заштита на напон U_p прилагодени на заштитата на опремата (види Сл. J38). Вкупната должина на спроводниците за поврзување е

L = L1 + L2 + L3.

За високофреквентни струи, импедансата по единица должина на оваа врска е приближно 1 μH / m.

Оттука, применувајќи го законот на Ленц во врска со ова: ∆U = L ди / дт

Нормализираниот бран на струја од 8/20 μs, со амплитуда на струја од 8 kA, соодветно создава пораст на напон од 1000 V на метар кабел.

∆U = 1 x 10^-6 x 8 x 10³ / 8 х 10^-6 = 1000 V

Како резултат, напонот преку приклучоците за опрема, инсталиран нагоре, е:

инсталирано У._p = У_p + U1 + U2

Ако L1 + L2 + L3 = 50 cm, а бранот е 8/20 μs со амплитуда од 8 kA, напонот низ терминалите на опремата ќе биде U_p + 500 В.

4.1.1 Поврзување во пластичното куќиште

Сликата J39a подолу покажува како да поврзете SPD во пластичното куќиште.

4.1.2 Поврзување во металниот комплет

Во случај на склоп на разводна опрема во метален комплет, може да биде мудро да го поврзете SPD директно со металниот комплет, при што куќиштето се користи како заштитен спроводник (види Сл. J39b).

Овој аранжман е во согласност со стандардот IEC 61439-2 и производителот на СОБРАНИЕ мора да провери дали карактеристиките на куќиштето ја овозможуваат оваа употреба.

4.1.3 Пресек на спроводникот

Препорачаниот минимален пресек на спроводникот ги зема предвид:

• Нормалната услуга што треба да се обезбеди: Проток на бранот на струјата на молњата под максимален пад на напон (правило од 50 см).

Забелешка: За разлика од апликациите на 50 Hz, феноменот на молњата е висока фреквенција, зголемувањето на пресекот на спроводникот не ја намалува неговата импеданса на висока фреквенција.

• Проводниците издржуваат на струи на краток спој: Проводникот мора да се спротивстави на струја на краток спој за време на максималното време на прекинување на системот за заштита.

IEC 60364 препорачува на влезниот крај на инсталацијата минимален пресек на:

- 4 мм² (Cu) за поврзување на SPD тип 2;

- 16 мм² (Cu) за поврзување на Тип 1 СПД (присуство на систем за заштита од гром).

4.2 Правила за каблирање

• Правило 1: Првото правило што треба да се почитува е дека должината на SPD врските помеѓу мрежата (преку надворешниот SCPD) и терминалниот блок на заземјување не треба да надминува 50 см.

Слика J40 ги прикажува двете можности за поврзување на СПД.

• Правило 2: Проводниците на заштитените фидери што излегуваат:

- треба да биде поврзан со терминалите на надворешниот SCPD или SPD;

- треба да се одделат физички од загадените влезни спроводници.

Тие се наоѓаат десно од терминалите на СПД и СЦПД (види Сл. Ј41).

• Правило 3: Доводните проводници за фаза на напојување, неутралните и заштитните (PE) проводници треба да работат еден покрај друг со цел да се намали површината на јамката (види Сл. J42).
• Правило 4: Влезните проводници на СПД треба да бидат оддалечени од заштитените проводници што излегуваат, за да се избегне нивно загадување со спојување (види Слика J42).
• Правило 5: Каблите треба да се закачат на металните делови од куќиштето (доколку ги има) со цел да се минимизира површината на јамката на рамката и оттаму да има корист од заштитен ефект против нарушувања на ЕМ.

Во сите случаи, мора да се провери дали рамките на разводни табли и куќишта се заземјуваат преку многу кратки врски.

Конечно, ако се користат заштитени кабли, треба да се избегнуваат големи должини, бидејќи тие ја намалуваат ефикасноста на заштитниот кабел (види Сл. J42).

Апликација 5

5.1 Примери за инсталација

Решенија и шематски дијаграм

• Водичот за избор на прекинувачи на пренапони овозможи да се одреди прецизната вредност на прекинувачот на пренапони на влезниот крај на инсталацијата и на поврзаниот прекинувач за исклучување.
• Како чувствителни уреди (У._p <1.5 kV) се наоѓаат на повеќе од 30 m од заштитниот уред за влез, приврзаниците за пренапони на фината заштита мора да бидат инсталирани што е можно поблиску до оптоварувањата.
• За да се обезбеди подобар континуитет на услугата за ладните простории:

- Прекинувачи на преостаната струја од типот „си“ ќе се користат за да се избегне сопнување на непријатност предизвикано од порастот на потенцијалот на земјата како што поминува бранот бран.

• За заштита од атмосферски пренапони:

- инсталирајте пренапон на струја во главната разводна табла

- инсталирајте фино заштитно напојување во секоја разводна табла (1 и 2) со што се снабдуваат чувствителните уреди поставени на повеќе од 30 метри од влезниот прекинувач за пренапони

- инсталирајте прекинувач на пренапони на телекомуникациската мрежа за да ги заштитите испорачаните уреди, на пример, аларми за пожар, модеми, телефони, факсови.

Препораки за каблирање

- Обезбедете ја потенцијалноста на завршувањата на земјата на зградата.

- Намалете ги областите со кабел за напојување со јамка.

Препораки за инсталација

• Инсталирајте прекинувач за пренапони, Imax = 40 kA (8/20 μs) и прекинувач за исклучување iC60 оценет на 20 А.
• Инсталирајте пренапони на пренапонска заштита, Imax = 8 kA (8/20 μs) и придружните прекинувачи за исклучување iC60 оценети со 20.