Lynstrøm og overspenningsbeskyttelse

Lynstrøm og overspenningsbeskyttelse

Overspenning av atmosfærisk opprinnelse
Definisjoner av overspenning

Overspenning (i et system) hvilken som helst spenning mellom en faseleder og jord eller mellom faseledere som har en toppverdi som overstiger den tilsvarende toppen av den høyeste spenningen for definisjon av utstyr fra International Electrotechnical Vocabulary (IEV 604-03-09)

Ulike typer overspenning

En overspenning er en spenningspuls eller -bølge som er lagt på nettets merkespenning (se fig. J1).

Denne typen overspenning er preget av (se fig. J2):

• stigningstiden tf (i μs);
• gradienten S (i kV / μs).

En overspenning forstyrrer utstyret og produserer elektromagnetisk stråling. Videre forårsaker varigheten av overspenningen (T) en energitopp i de elektriske kretsene som kan ødelegge utstyret.
Fig. J2 - Hovedegenskaper ved en overspenning

Fire typer overspenning kan forstyrre elektriske installasjoner og belastninger:

• Koblingsspenninger: høyfrekvente overspenninger eller sprengningsforstyrrelser (se fig. J1) forårsaket av en endring i steady-state i et elektrisk nettverk (under bruk av koblingsutstyr).
• Effektfrekvensoverspenninger: overspenninger med samme frekvens som nettverket (50, 60 eller 400 Hz) forårsaket av en permanent endring av tilstanden i nettverket (etter en feil: isolasjonsfeil, sammenbrudd av nøytral leder, etc.).
• Overspenninger forårsaket av elektrostatisk utladning: veldig korte overspenninger (noen få nanosekunder) med svært høy frekvens forårsaket av utladning av akkumulerte elektriske ladninger (for eksempel en person som går på et teppe med isolerende såler, er elektrisk ladet med en spenning på flere kilovolt).
• Overspenninger av atmosfærisk opprinnelse.

Overspenningsegenskaper av atmosfærisk opprinnelse

Lyn streker i noen få figurer: Lynblink produserer en ekstremt stor mengde pulserende elektrisk energi (se figur J4)

• på flere tusen ampere (og flere tusen volt)
• med høy frekvens (ca. 1 megahertz)
• av kort varighet (fra et mikrosekund til et millisekund)

Mellom 2000 og 5000 stormer gjennomgår stadig formasjoner over hele verden. Disse stormene ledsages av lynnedslag som representerer en alvorlig fare for personer og utstyr. Lyn blinker i bakken med et gjennomsnitt på 30 til 100 slag i sekundet, dvs. 3 milliarder lynslag hvert år.

Tabellen i figur J3 viser noen lynverdier med deres relaterte sannsynlighet. Som det fremgår har 50% av lynslag en strøm som overstiger 35 kA og 5% en strøm som overstiger 100 kA. Energien som formidles av lynet er derfor veldig høy.

Fig. J3 - Eksempler på lynutladningsverdier gitt av IEC 62305-1-standarden (2010 - Tabell A.3)

Fig. J4 - Eksempel på lynstrøm

Lyn forårsaker også et stort antall branner, hovedsakelig i jordbruksområder (ødelegger hus eller gjør dem uegnet til bruk). Høyhus er spesielt utsatt for lynnedslag.

Effekter på elektriske installasjoner

Lyn skader spesielt elektriske og elektroniske systemer: transformatorer, strømmålere og elektriske apparater både i bolig og industri.

Kostnadene for å reparere skader forårsaket av lyn er veldig høye. Men det er veldig vanskelig å vurdere konsekvensene av:

• forstyrrelser forårsaket av datamaskiner og telenett;
• feil generert i kjøringen av programmerbare logiske kontrollerprogrammer og kontrollsystemer.

Videre kan kostnadene for driftstap være langt høyere enn verdien på utstyret som er ødelagt.

Støt på lyn

Lyn er et høyfrekvent elektrisk fenomen som forårsaker overspenning på alle ledende gjenstander, spesielt på elektriske kabler og utstyr.

Lynnedslag kan påvirke de elektriske (og / eller elektroniske) systemene i en bygning på to måter:

• av lynets direkte innvirkning på bygningen (se fig. J5 a);
• av indirekte påvirkning av lynnedslag på bygningen:
• Et lynslag kan falle på en elektrisk luftledning som forsyner en bygning (se fig. J5 b). Overstrøm og overspenning kan spre seg flere kilometer fra støtpunktet.
• Et lyn kan falle nær en elektrisk ledning (se fig. J5 c). Det er den elektromagnetiske strålingen fra lynstrømmen som gir høy strøm og overspenning i det elektriske strømforsyningsnettet. I de to sistnevnte tilfellene overføres farlige strømmer og spenninger av strømforsyningsnettet.

Et lyn kan falle nær en bygning (se fig. J5 d). Jordens potensiale rundt slagpunktet stiger farlig.

Fig. J5 - Ulike typer lynstøt

I alle tilfeller kan konsekvensene for elektriske installasjoner og belastninger være dramatiske.

Fig. J6 - Konsekvens av lynstøt

Lyn faller på en ubeskyttet bygning.	Lyn faller nær en luftledning.	Lyn faller nær en bygning.
Lynstrømmen strømmer til jorden via bygningens mer eller mindre ledende strukturer med svært destruktive effekter: termiske effekter: Svært voldsom overoppheting av materialer og forårsaker brann mekaniske effekter: Strukturell deformasjon termisk tilbakeslag: Det ekstremt farlige fenomenet i nærvær av brannfarlige eller eksplosive materialer (hydrokarboner, støv osv.)	Lynstrømmen genererer overspenninger gjennom elektromagnetisk induksjon i distribusjonssystemet. Disse overspenningene forplantes langs linjen til det elektriske utstyret inne i bygningene.	Lynet genererer de samme typer overspenning som de beskrevne motsetningene. I tillegg stiger lynstrømmen tilbake fra jorden til den elektriske installasjonen, og forårsaker dermed ødeleggelse av utstyret.
Bygningen og installasjonene inne i bygningen er generelt ødelagt	De elektriske installasjonene inne i bygningen er generelt ødelagt.

De forskjellige former for forplantning

Vanlig modus

Vanlige modus-overspenninger vises mellom strømførende ledere og jord: fase-til-jord eller nøytral-til-jord (se fig. J7). De er farlige, spesielt for apparater hvis ramme er koblet til jorden på grunn av risiko for dielektrisk sammenbrudd.

Fig. J7 - Vanlig modus

Differensialmodus

Differensialmodus overspenninger vises mellom strømførende ledere:

fase-til-fase eller fase-til-nøytral (se fig. J8). De er spesielt farlige for elektronisk utstyr, sensitiv maskinvare som datasystemer osv.

Fig. J8 - Differensialmodus

Karakterisering av lynbølgen

Analyse av fenomenene tillater definisjon av typer lynstrøm og spenningsbølger.

• To typer strømbølger vurderes av IEC-standardene:
• 10/350 µs bølge: for å karakterisere strømbølgene fra et direkte lynslag (se fig. J9);

Fig. J9 - 10/350 µs strømbølge

• 8/20 µs bølge: for å karakterisere strømbølgene fra et indirekte lynslag (se fig. J10).

Fig. J10 - 8/20 µs strømbølge

Disse to typene lynstrømbølger brukes til å definere tester på SPD (IEC-standard 61643-11) og utstyrsimmunitet mot lynstrømmer.

Toppverdien til den nåværende bølgen karakteriserer lynets slagintensitet.

Overspenningene skapt av lynslag er preget av en 1.2 / 50 µs spenningsbølge (se fig. J11).

Denne typen spenningsbølge brukes til å verifisere utstyr som tåler overspenninger av atmosfærisk opprinnelse (impulsspenning i henhold til IEC 61000-4-5).

Fig. J11 - 1.2 / 50 µs spenningsbølge

Prinsippet om lynbeskyttelse
Generelle regler for lynbeskyttelse

Fremgangsmåte for å forhindre risiko for lynnedslag
Systemet for å beskytte en bygning mot lynnedslag må inneholde:

• beskyttelse av strukturer mot direkte lynnedslag;
• beskyttelse av elektriske installasjoner mot direkte og indirekte lynslag.

Det grunnleggende prinsippet for beskyttelse av installasjonen mot faren for lynnedslag er å forhindre at den forstyrrende energien når sensitivt utstyr. For å oppnå dette er det nødvendig å:

• fange lynstrømmen og kanalisere den til jorden via den mest direkte banen (unngå nærheten av følsomt utstyr);
• utføre potensiell potensiell binding av installasjonen; Denne ekvipotensielle bindingen er implementert av bindeledere, supplert med overspenningsvern (SPD) eller gnistgap (f.eks. Antenne mast gnistgap).
• minimere induserte og indirekte effekter ved å installere SPD og / eller filtre. To beskyttelsessystemer brukes til å eliminere eller begrense overspenninger: de er kjent som bygningsbeskyttelsessystemet (for utsiden av bygninger) og det elektriske installasjonsbeskyttelsessystemet (for innsiden av bygninger).

Bygningssikringssystem

Byggbeskyttelsessystemets rolle er å beskytte det mot direkte lynslag.
Systemet består av:

• fangstanordningen: lynbeskyttelsessystemet;
• nedledere designet for å overføre lynstrømmen til jorden;
• “Kråkefot” jordledninger koblet sammen;
• koblinger mellom alle metallrammer (potensialbinding) og jordledninger.

Når lynstrømmen strømmer i en leder, hvis potensielle forskjeller vises mellom den og rammene som er koblet til jorden som ligger i nærheten, kan sistnevnte forårsake ødeleggende overslag.

De 3 typer lynbeskyttelsessystemet
Tre typer bygningsvern brukes:

Lynstangen (enkel stang eller med utløsersystem)

Lynstangen er et metallfangst som er plassert på toppen av bygningen. Den jordes av en eller flere ledere (ofte kobberstrimler) (se fig. J12).

Fig. J12 - Lynstang (enkel stang eller med utløsersystem)

Lynstangen med stramme ledninger

Disse ledningene er strukket over strukturen som skal beskyttes. De brukes til å beskytte spesielle strukturer: rakettutskytningsområder, militære applikasjoner og beskyttelse av høyspennings luftledninger (se fig. J13).

Fig. J13 - Stramme ledninger

Lynlederen med masket bur (Faraday bur)

Denne beskyttelsen innebærer å plassere mange nedledere / bånd symmetrisk rundt hele bygningen. (se fig. J14).

Denne typen lynbeskyttelsessystem brukes til svært utsatte bygninger som inneholder svært følsomme installasjoner som datarom.

Fig. J14 - Meshed bur (Faraday bur)

Konsekvenser av bygningsvern for den elektriske installasjonens utstyr

50% av lynstrømmen som slippes ut av bygningsbeskyttelsessystemet stiger tilbake i jordingsnettene til den elektriske installasjonen (se fig. J15): Den potensielle økningen av rammene overstiger ofte isolasjonens tåleevne hos lederne i de forskjellige nettverkene ( LV, telekommunikasjon, videokabel, etc.).

Videre genererer strømmen gjennom nedlederne induserte overspenninger i den elektriske installasjonen.

Som en konsekvens beskytter ikke bygningsbeskyttelsessystemet den elektriske installasjonen: det er derfor obligatorisk å sørge for et beskyttelsessystem for elektrisk installasjon.

Fig. J15 - Direkte lynstrøm

Lynbeskyttelse - Beskyttelsessystem for elektrisk installasjon

Hovedmålet med beskyttelsessystemet for elektrisk installasjon er å begrense overspenning til verdier som er akseptable for utstyret.

Beskyttelsessystemet for elektrisk installasjon består av:

• en eller flere SPD-er, avhengig av bygningskonfigurasjonen;
• den ekvipotensielle bindingen: et metallnett av eksponerte ledende deler.

Gjennomføring

Fremgangsmåten for å beskytte de elektriske og elektroniske systemene i en bygning er som følger.

Søk etter informasjon

• Identifiser alle følsomme belastninger og deres beliggenhet i bygningen.
• Identifiser de elektriske og elektroniske systemene og deres respektive inngangspunkter i bygningen.
• Sjekk om det er et lynbeskyttelsessystem på bygningen eller i nærheten.
• Bli kjent med regelverket som gjelder bygningens beliggenhet.
• Vurder risikoen for lynnedslag i henhold til den geografiske plasseringen, type strømforsyning, lynnedslag osv.

Løsning implementering

• Installer bindeledere på rammer med et nett.
• Installer en SPD i LV innkommende sentralbord.
• Installer en ekstra SPD i hvert underfordelingskort i nærheten av sensitivt utstyr (se fig. J16).

Fig. J16 - Eksempel på beskyttelse av en storskala elektrisk installasjon

Overspenningsvern (SPD)

Overspenningsvern (SPD) brukes til strømforsyningsnett, telefonnett, og kommunikasjons- og automatiske kontrollbusser.

Overspenningsvernenheten (SPD) er en komponent i det elektriske installasjonsbeskyttelsessystemet.

Denne enheten er koblet parallelt til strømforsyningskretsen til lastene den må beskytte (se fig. J17). Den kan også brukes på alle nivåer i strømforsyningsnettet.

Dette er den mest brukte og mest effektive typen overspenningsbeskyttelse.

Fig. J17 - Prinsipp for beskyttelsessystem parallelt

SPD koblet parallelt har høy impedans. Når den forbigående overspenningen vises i systemet, reduseres impedansen til enheten, slik at overspenningsstrømmen kjøres gjennom SPD, og ​​omgår følsomt utstyr.

Prinsipp

SPD er designet for å begrense forbigående overspenninger av atmosfærisk opprinnelse og avlede strømbølger til jorden, for å begrense amplituden til denne overspenningen til en verdi som ikke er farlig for elektrisk installasjon og elektrisk bryterutstyr og kontrollutstyr.

SPD eliminerer overspenninger

• i vanlig modus, mellom fase og nøytral eller jord;
• i differensialmodus, mellom fase og nøytral.

I tilfelle overspenning som overskrider driftsgrensen, SPD

• leder energien til jorden, i vanlig modus;
• distribuerer energien til de andre strømførende lederne, i differensialmodus.

De tre typene SPD

Skriv 1 SPD
Type 1 SPD anbefales i det spesifikke tilfellet tjenestesektoren og industribygninger, beskyttet av et lynbeskyttelsessystem eller et masket bur.
Det beskytter elektriske installasjoner mot direkte lynslag. Den kan tømme bakstrømmen fra lyn som sprer seg fra jordlederen til nettverkslederne.
Type 1 SPD er preget av en 10/350 µs strømbølge.

Skriv 2 SPD
Type 2 SPD er det viktigste beskyttelsessystemet for alle elektriske lavspenningsinstallasjoner. Installert i hvert elektriske sentralbord forhindrer det spredning av overspenninger i de elektriske installasjonene og beskytter belastningen.
Type 2 SPD er preget av en 8/20 µs strømbølge.

Skriv 3 SPD
Disse SPD-ene har lav utslippskapasitet. De må derfor obligatorisk installeres som et supplement til Type 2 SPD og i nærheten av sensitive belastninger.
Type 3 SPD er preget av en kombinasjon av spenningsbølger (1.2 / 50 μs) og strømbølger (8/20 μs).

SPD normativ definisjon

Fig. J18 - SPD-standarddefinisjon

Merk 1: Det finnes T1 + T2 SPD (eller Type 1 + 2 SPD) som kombinerer beskyttelse av belastninger mot direkte og indirekte lynslag.

Merknad 2: noe T2 SPD kan også erklæres som T3

Kjennetegn ved SPD

Internasjonal standard IEC 61643-11 utgave 1.0 (03/2011) definerer egenskaper og tester for SPD koblet til lavspenningsfordelingssystemer (se fig. J19).

I grønt er det garanterte driftsområdet til SPD.
Fig. J19 - Tid / strømkarakteristikk for en SPD med varistor

Vanlige egenskaper

• U_C: Maksimal kontinuerlig driftsspenning. Dette er AC- eller DC-spenningen som SPD blir aktiv over. Denne verdien velges i henhold til nominell spenning og systemjording.
• U_P: Spenningsbeskyttelsesnivå (ved I_n). Dette er den maksimale spenningen over terminalene til SPD når den er aktiv. Denne spenningen oppnås når strømmen som strømmer i SPD er lik In. Det valgte spenningsbeskyttelsesnivået må være under belastningenes overspenningsevne. I tilfelle lynnedslag forblir spenningen over terminalene på SPD generelt mindre enn U_P.
• I: Nominell utladningsstrøm. Dette er toppverdien av en strøm på 8/20 µs bølgeform som SPD er i stand til å tømme minst 19 ganger.

Hvorfor er In viktig?
In tilsvarer en nominell utladningsstrøm som en SPD tåler minst 19 ganger: en høyere verdi på In betyr en lengre levetid for SPD, så det anbefales sterkt å velge høyere verdier enn minimum pålagt verdi på 5 kA.

Skriv 1 SPD

• I_imp: Impulsstrøm. Dette er toppverdien av en strøm på 10/350 µs bølgeform som SPD er i stand til å tømme for å tømme minst en gang.

Hvorfor er jeg?_imp viktig?
IEC 62305-standarden krever en maksimal impulsstrømverdi på 25 kA per pol for trefasesystemet. Dette betyr at for et 3P + N-nettverk, skal SPD kunne tåle en total maksimal impulsstrøm på 100 kA som kommer fra jordbinding.

• I_fi: Sluk automatisk følg strøm. Gjelder kun gnistgapsteknologien. Dette er strømmen (50 Hz) som SPD er i stand til å avbryte av seg selv etter flashover. Denne strømmen må alltid være større enn den potensielle kortslutningsstrømmen på installasjonsstedet.

Skriv 2 SPD

• Imax: Maksimal utladningsstrøm. Dette er toppverdien av en strøm på 8/20 µs bølgeform som SPD er i stand til å tømme en gang.

Hvorfor er Imax viktig?
Sammenligner du 2 SPD-er med samme In, men med forskjellige Imax: SPD med høyere Imax-verdi har høyere "sikkerhetsmargin" og tåler høyere overspenningsstrøm uten å bli skadet.

Skriv 3 SPD

• U_OC: Spenning med åpen krets brukt under klasse III (Type 3) tester.

Hovedapplikasjoner

• Lavspenning SPD. Svært forskjellige enheter, både fra et teknologisk og bruksmessig synspunkt, er betegnet med dette begrepet. Lavspente SPD-er er modulære som enkelt kan installeres inne i LV-sentraler. Det er også SPD-er som kan tilpasses stikkontakter, men disse enhetene har lav utladningskapasitet.

• SPD for kommunikasjonsnettverk. Disse enhetene beskytter telefonnettverk, koblede nettverk og automatiske kontrollnettverk (buss) mot overspenninger som kommer utenfra (lyn) og de som er interne i strømforsyningsnettverket (forurensende utstyr, bruk av koblingsutstyr, etc.). Slike SPD er også installert i RJ11, RJ45, ... kontakter eller integrert i laster.

Merknader

1. Testforløp i henhold til standard IEC 61643-11 for SPD basert på MOV (varistor). Totalt 19 impulser ved jeg_n:

• En positiv impuls
• En negativ impuls
• 15 impulser synkronisert ved hver 30 ° på 50 Hz spenningen
• En positiv impuls
• En negativ impuls

2. for type 1 SPD, etter de 15 impulsene ved I_n (se forrige merknad):

• En impuls ved 0.1 x I_imp
• En impuls ved 0.25 x I_imp
• En impuls ved 0.5 x I_imp
• En impuls ved 0.75 x I_imp
• En impuls mot jeg_imp

Utforming av det elektriske installasjonsbeskyttelsessystemet
Designregler for det elektriske installasjonsbeskyttelsessystemet

For å beskytte en elektrisk installasjon i en bygning, gjelder enkle regler for valg av

• SPD (er);
• beskyttelsessystemet.

For et kraftfordelingssystem er hovedegenskapene som brukes til å definere lynbeskyttelsessystemet og velge en SPD for å beskytte en elektrisk installasjon i en bygning:

• SPD
• mengde SPD
• typen
• eksponeringsnivå for å definere SPDs maksimale utladningsstrøm Imax.
• Kortslutningsbeskyttelsesenheten
• maksimal utladningsstrøm Imax;
• kortslutningsstrøm Isc på installasjonsstedet.

Logikkdiagrammet i figur J20 nedenfor illustrerer denne designregelen.

Fig. J20 - Logisk diagram for valg av et beskyttelsessystem

De andre egenskapene for valg av SPD er forhåndsdefinert for elektrisk installasjon.

• antall poler i SPD;
• spenningsbeskyttelsesnivå U_P;
• U_C: Maksimal kontinuerlig driftsspenning.

Dette underavsnittet Design av det elektriske installasjonsbeskyttelsessystemet beskriver mer detaljert kriteriene for valg av beskyttelsessystemet i henhold til egenskapene til installasjonen, utstyret som skal beskyttes og miljøet.

Elementer av beskyttelsessystemet

SPD må alltid installeres ved den elektriske installasjonen.

Plassering og type SPD

Hvilken type SPD som skal installeres ved installasjonens opprinnelse, avhenger av om et lynbeskyttelsessystem er tilstede eller ikke. Hvis bygningen er utstyrt med et lynbeskyttelsessystem (i henhold til IEC 62305), bør en type 1 SPD installeres.

For SPD installert i den innkommende enden av installasjonen, fastsetter IEC 60364 installasjonsstandarder minimumsverdier for følgende 2 egenskaper:

• Nominell utladningsstrøm I_n = 5 kA (8/20) ns;
• Spenningsbeskyttelsesnivå U_P(ved jeg_n) <2.5 kV.

Antallet ekstra SPD-er som skal installeres bestemmes av:

• størrelsen på nettstedet og vanskeligheten med å installere limingsledere. På store nettsteder er det viktig å installere en SPD i den innkommende enden av hvert underdistribusjonskabinett.
• avstanden som skiller sensitive belastninger som skal beskyttes, fra den innkommende endebeskyttelsesenheten. Når lastene er plassert mer enn 10 meter fra den innkommende beskyttelsesenheten, er det nødvendig å sørge for ytterligere finbeskyttelse så nær følsom belastning som mulig. Fenomenet bølgerefleksjon øker fra 10 meter, se Formering av en lynbølge
• risikoen for eksponering. Når det gjelder et veldig utsatt sted, kan den innkommende enden ikke sørge for både høy strøm av lynstrøm og et tilstrekkelig lavt beskyttelsesnivå. Spesielt er en Type 1 SPD generelt ledsaget av en Type 2 SPD.

Tabellen i figur J21 nedenfor viser mengden og typen SPD som skal settes opp på grunnlag av de to faktorene som er definert ovenfor.

Fig. J21 - De 4 tilfellene av implementering av SPD

Beskyttelsesfordelte nivåer

Flere beskyttelsesnivåer av SPD gjør at energien kan fordeles mellom flere SPDer, som vist i figur J22 der de tre typene SPD er gitt for:

• Type 1: når bygningen er utstyrt med et lynbeskyttelsessystem og ligger i den innkommende enden av installasjonen, absorberer den en veldig stor mengde energi;
• Type 2: absorberer gjenværende overspenninger;
• Type 3: gir "fin" beskyttelse om nødvendig for det mest følsomme utstyret som ligger veldig nær lastene.

Merk: Type 1 og 2 SPD kan kombineres i en enkelt SPD
Fig. J22 - Fin beskyttelsesarkitektur

Vanlige egenskaper for SPD i henhold til installasjonsegenskapene
Maksimal kontinuerlig driftsspenning Uc

Avhengig av systemets jording, vil den maksimale kontinuerlige driftsspenningen U_C av SPD må være lik eller større enn verdiene vist i tabellen i figur J23.

Fig. J23 - Bestemt minimumsverdi av U_C for SPD, avhengig av systemjording (basert på tabell 534.2 i IEC 60364-5-53-standarden)

Ikke relevant: ikke aktuelt
U: linje-til-linjespenning til lavspenningssystemet
en. disse verdiene er relatert til verste tilfelle feilforhold, derfor tas ikke toleransen på 10% i betraktning.

De vanligste verdiene av UC valgt i henhold til systemjording.
TT, TN: 260, 320, 340, 350 V.
IT: 440, 460 V.

Spenningsbeskyttelsesnivå U_P (ved jeg_n)

IEC 60364-4-44-standarden hjelper med valget av beskyttelsesnivå Opp for SPD i funksjon av lastene som skal beskyttes. Tabellen i figur J24 viser impulsmotstandskapasiteten til hver type utstyr.

Fig. J24 - Nødvendig nominell impulsspenning for utstyr Uw (tabell 443.2 i IEC 60364-4-44)

en. I henhold til IEC 60038: 2009.
b. Denne nominelle impulsspenningen påføres mellom strømførende ledere og PE.
c. I Canada og USA, for spenninger til jorden høyere enn 300 V, gjelder den nominelle impulsspenningen som tilsvarer den nest høyeste spenningen i denne kolonnen.
d. For IT-systemdrift på 220-240 V skal 230/400-raden brukes på grunn av spenningen til jord ved jordfeilen på en linje.

Fig. J25 - Overspenningskategori av utstyr

	Utstyr av overspenningskategori I er kun egnet for bruk i fast installasjon av bygninger der beskyttelsesmidler brukes utenfor utstyret - for å begrense forbigående overspenninger til det angitte nivået. Eksempler på slikt utstyr er de som inneholder elektroniske kretser som datamaskiner, apparater med elektroniske programmer osv.
	Utstyr av overspenningskategori II er egnet for tilkobling til den faste elektriske installasjonen, og gir en normal grad av tilgjengelighet som normalt kreves for nåværende utstyr. Eksempler på slikt utstyr er husholdningsapparater og lignende belastninger.
	Utstyr av overspenningskategori III er til bruk i fast installasjon nedstrøms og inkludert hovedfordelingsbrettet, og gir høy grad av tilgjengelighet. Eksempler på slikt utstyr er fordelerkort, automatsikringer, ledningsnett inkludert kabler, samleskinner, koblingsbokser, brytere, stikkontakter) i den faste installasjonen, og utstyr til industriell bruk og noe annet utstyr, f.eks. Stasjonære motorer med en permanent tilkobling til den faste installasjonen.
	Utstyr av overspenningskategori IV er egnet for bruk ved eller i nærheten av installasjonens opprinnelse, for eksempel oppstrøms hoveddistribusjonskortet. Eksempler på slikt utstyr er strømmålere, primære overstrømsvern og krusningsstyringsenheter.

Den "installerte" U_P ytelsen skal sammenlignes med impulsens tåleevne for lastene.

SPD har et spenningsbeskyttelsesnivå U_P som er iboende, dvs. definert og testet uavhengig av installasjonen. I praksis for valg av U_P ytelse av en SPD, må det tas en sikkerhetsmargin for å tillate overspenningene som ligger i installasjonen av SPD (se figur J26 og tilkobling av overspenningsvern).

Fig. J26 - Installert U_P

Det "installerte" spenningsbeskyttelsesnivået U_P generelt brukt for å beskytte sensitivt utstyr i 230/400 V elektriske installasjoner er 2.5 kV (overspenningskategori II, se fig. J27).

OBS:
Hvis det fastsatte spenningsbeskyttelsesnivået ikke kan oppnås av den innkommende enden av SPD, eller hvis følsomme utstyrsprodukter er fjerntliggende (se Elementer i beskyttelsessystemet # Plassering og type SPD Plassering og type SPD, må ytterligere koordinert SPD installeres for å oppnå ønsket beskyttelsesnivå.

Antall stolper

• Avhengig av systemjording, er det nødvendig å sørge for en SPD-arkitektur som sikrer beskyttelse i vanlig modus (CM) og differensial-modus (DM).

Fig. J27 - Beskyttelsesbehov i henhold til systemets jording

en. Beskyttelsen mellom fase og nøytral kan enten innlemmes i SPD plassert i begynnelsen av installasjonen eller fjernes nær utstyret som skal beskyttes
b. Hvis nøytralt fordelt

OBS:

Common-mode overspenning
En grunnleggende form for beskyttelse er å installere en SPD i vanlig modus mellom faser og PE (eller PEN) leder, uansett hvilken type systemjording som brukes.

Differensialmodus overspenning
I TT- og TN-S-systemene resulterer jording av det nøytrale i en asymmetri på grunn av jordimpedanser som fører til at det oppstår spenninger i differensialmodus, selv om overspenningen indusert av et lyn er vanlig modus.

2P, 3P og 4P SPD
(se fig. J28)
Disse er tilpasset IT-, TN-C-, TN-CS-systemene.
De gir bare beskyttelse mot overspenninger i vanlig modus

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

1P + N, 3P + N SPD
(se fig. J29)
Disse er tilpasset TT- og TN-S-systemene.
De gir beskyttelse mot overspenninger i vanlig modus og differensialmodus

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

Valg av en Type 1 SPD
Impulsstrøm Iimp

• Der det ikke er nasjonale forskrifter eller spesifikke forskrifter for typen bygning som skal beskyttes: impulsstrømmen Iimp skal være minst 12.5 kA (10/350 µs bølge) per gren i samsvar med IEC 60364-5-534.
• Hvor regelverk eksisterer: standard IEC 62305-2 definerer 4 nivåer: I, II, III og IV

Tabellen i figur J31 viser de forskjellige nivåene av I_imp i reguleringssaken.

Fig. J30 - Grunnleggende eksempel på balansert I_imp strømfordeling i 3-faset system

Fig. J31 - Tabell over I_imp verdier i henhold til bygningens spenningsbeskyttelsesnivå (basert på IEC / EN 62305-2)

Sluk automatisk følg strøm I_fi

Denne karakteristikken gjelder bare for SPD med gnistgapsteknologi. Autoslukkingen følger nåværende I_fi må alltid være større enn den potensielle kortslutningsstrømmen_sc på installasjonsstedet.

Valg av en Type 2 SPD
Maksimal utladningsstrøm Imax

Maksimal utladningsstrøm Imax er definert i henhold til estimert eksponeringsnivå i forhold til bygningens beliggenhet.
Verdien av maksimal utladningsstrøm (Imax) bestemmes av risikoanalyse (se tabellen i figur J32).

Fig. J32 - Anbefalt maksimal utladningsstrøm Imax i henhold til eksponeringsnivået

Valg av ekstern kortslutningsbeskyttelsesenhet (SCPD)

Beskyttelsesinnretningene (termisk og kortslutning) må koordineres med SPD for å sikre pålitelig drift, dvs.
sikre kontinuitet i tjenesten:

• tåle lynstrømbølger
• ikke generere for stor restspenning.

sikre effektiv beskyttelse mot alle typer overstrøm:

• overbelastning etter varistorens rømning;
• kortslutning med lav intensitet (impedant);
• kortslutning med høy intensitet.

Risiko som skal unngås ved SPDs levetid
På grunn av aldring

I tilfelle naturlig livets slutt på grunn av aldring, er beskyttelsen av den termiske typen. SPD med varistorer må ha en intern frakobling som deaktiverer SPD.
Merk: Slutt på levetid gjennom termisk rømning gjelder ikke SPD med gassutløpsrør eller innkapslet gnistgap.

På grunn av en feil

Årsakene til livets slutt på grunn av kortslutningsfeil er:

• Maksimal utslippskapasitet overskredet. Denne feilen resulterer i sterk kortslutning.
• En feil på grunn av distribusjonssystemet (nøytral / faseomkobling, nøytral frakobling).
• Gradvis forverring av varistoren.
  De to sistnevnte feilene resulterer i en hindrende kortslutning.
  Installasjonen må beskyttes mot skader som skyldes disse typer feil: den interne (termiske) frakoblingen som er definert ovenfor, har ikke tid til å varme seg opp, og dermed til å fungere.
  En spesiell enhet kalt “ekstern kortslutningsbeskyttelsesenhet (ekstern SCPD)”, som er i stand til å eliminere kortslutningen, bør installeres. Den kan implementeres av en strømbryter eller sikringsenhet.

Kjennetegn ved ekstern SCPD

Den eksterne SCPD bør koordineres med SPD. Den er designet for å oppfylle følgende to begrensninger:

Lynstrøm tåler

Lynstrømstålen er en vesentlig egenskap ved SPDs eksterne kortslutningsbeskyttelsesenhet.
Den eksterne SCPD må ikke trekke på 15 påfølgende impulsstrømmer ved In.

Kortslutningsstrøm tåler

• Bruddkapasiteten bestemmes av installasjonsreglene (IEC 60364-standarden):
  Den eksterne SCPD skal ha en bruddkapasitet som er lik eller større enn den potensielle kortslutningsstrømmen Isc ved installasjonspunktet (i samsvar med IEC 60364-standarden).
• Beskyttelse av installasjonen mot kortslutning
  Spesielt forsvinner den impedante kortslutningen mye energi og bør elimineres veldig raskt for å forhindre skade på installasjonen og SPD.
  Rett tilknytning mellom en SPD og dens eksterne SCPD må gis av produsenten.

Installasjonsmodus for ekstern SCPD
Enhet “i serie”

SCPD er beskrevet som "i serie" (se fig. J33) når beskyttelsen utføres av den generelle beskyttelsesenheten i nettverket som skal beskyttes (for eksempel tilkoblingsbryter oppstrøms en installasjon).

Fig. J33 - SCPD "i serie"

Enhet “parallelt”

SCPD er beskrevet som "parallelt" (se fig. J34) når beskyttelsen utføres spesifikt av en beskyttelsesenhet tilknyttet SPD.

• Den eksterne SCPD kalles en "frakoblingsbryter" hvis funksjonen utføres av en strømbryter.
• Frakoblingsbryteren kan være integrert i SPD eller ikke.

Fig. J34 - SCPD “parallelt”

OBS:
I tilfelle av en SPD med et gassutslippsrør eller innkapslet gnistgap, tillater SCPD at strømmen kuttes umiddelbart etter bruk.

Garanti for beskyttelse

Den eksterne SCPD bør koordineres med SPD og testes og garanteres av SPD-produsenten i samsvar med anbefalingene til IEC 61643-11-standarden. Den bør også installeres i samsvar med produsentens anbefalinger. Som et eksempel, se Electric SCPD + SPD-koordineringstabellene.

Når denne enheten er integrert, sørger naturligvis samsvar med produktstandard IEC 61643-11 for beskyttelse.

Fig. J35 - SPDer med ekstern SCPD, ikke-integrert (iC60N + iPRD 40r) og integrert (iQuick PRD 40r)

Sammendrag av eksterne SCPD-egenskaper

En detaljert analyse av karakteristikkene er gitt i avsnittet Detaljerte egenskaper for den eksterne SCPD.
Tabellen i figur J36 viser et eksempel på et sammendrag av karakteristikkene i henhold til de forskjellige typer ekstern SCPD.

Fig. J36 - Egenskaper for uttjent beskyttelse av en type 2 SPD i henhold til de eksterne SCPDene

Installasjonsmodus for ekstern SCPD	I serier	Parallelt
		Sikringsbeskyttet assosiert	Strømbryterbeskyttelsesassosiert	Strømbryterbeskyttelse integrert
Overspenningsvern av utstyr	=	=	=	=
	SPD-er beskytter utstyret tilfredsstillende uansett hvilken type tilknyttet ekstern SCPD
Beskyttelse av installasjonen ved livets slutt	-	=	+	+ +
	Ingen garanti for beskyttelse mulig	Produsentens garanti		Full garanti
		Beskyttelse mot impedans kortslutning ikke godt sikret	Beskyttelse mot kortslutning sikres perfekt
Kontinuitet i tjenesten på slutten av livet	- -	+	+	+
	Hele installasjonen er stengt	Bare SPD-kretsen er slått av
Vedlikehold ved livets slutt	- -	=	+	+
	Avslutning av installasjonen kreves	Bytting av sikringer	Umiddelbar tilbakestilling

Koordineringstabell for SPD og beskyttelsesenhet

Tabellen i figur J37 nedenfor viser koordinering av frakoblingsbrytere (ekstern SCPD) for type 1 og 2 SPDer av merket XXX Electric for alle nivåer av kortslutningsstrømmer.

Koordinering mellom SPD og dets frakoblingsbrytere, indikert og garantert av Electric, sørger for pålitelig beskyttelse (lynbølgetålighet, forsterket beskyttelse av impedans kortslutningsstrømmer, etc.)

Fig. J37 - Eksempel på en koordineringstabell mellom SPD og deres frakoblingsbrytere. Se alltid de siste tabellene fra produsentene.

Koordinering med oppstrøms beskyttelsesanordninger

Koordinering med overstrømsvern
I en elektrisk installasjon er den eksterne SCPD et apparat som er identisk med beskyttelsesapparatet: dette gjør det mulig å bruke selektivitet og kaskadeteknikker for teknisk og økonomisk optimalisering av beskyttelsesplanen.

Koordinering med reststrømsenheter
Hvis SPD er installert nedstrøms en jordlekkasjebeskyttelsesanordning, bør sistnevnte være av "si" eller selektiv type med en immunitet mot pulsstrømmer på minst 3 kA (8/20 μs strømbølge).

Installasjon av overspenningsvern
Tilkobling av overspenningsvern

Tilkoblinger av en SPD til lastene bør være så korte som mulig for å redusere verdien av spenningsbeskyttelsesnivået (installert opp) på terminalene på det beskyttede utstyret.

Den totale lengden på SPD-tilkoblinger til nettverket og jordklemmen skal ikke overstige 50 cm.

En av de viktigste egenskapene for beskyttelse av utstyret er det maksimale spenningsbeskyttelsesnivået (installert Up) som utstyret tåler ved terminalene. Følgelig bør en SPD velges med et spenningsbeskyttelsesnivå Up tilpasset beskyttelsen av utstyret (se fig. J38). Den totale lengden på tilkoblingsledere er

L = L1 + L2 + L3.

For høyfrekvente strømmer er impedansen per lengdenhet for denne forbindelsen omtrent 1 µH / m.

Derfor bruker Lenzs lov til denne forbindelsen: ΔU = L di / dt

Den normaliserte 8/20 µs strømbølgen, med en strømamplitude på 8 kA, skaper følgelig en spenningsøkning på 1000 V per meter kabel.

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

Fig. J38 - Tilkoblinger av en SPD L <50 cm

Som et resultat er spenningen over utstyrsterminalene, U-utstyr:
U-utstyr = Opp + U1 + U2
Hvis L1 + L2 + L3 = 50 cm, og bølgen er 8/20 µs med en amplitude på 8 kA, vil spenningen over utstyrsterminalene være Opp + 500 V.

Tilkobling i plastkapsling

Figur J39 nedenfor viser hvordan du kobler til en SPD i plastkapsling.

Fig. J39 - Eksempel på tilkobling i plastkapsling

Tilkobling i metallkapsling

Når det gjelder et koblingsutstyr i en metallkapsling, kan det være lurt å koble SPD direkte til metallkapslingen, med kapslingen som en beskyttende leder (se fig. J40).
Denne ordningen samsvarer med standard IEC 61439-2, og monteringsprodusenten må sørge for at egenskapene til kabinettet gjør denne bruken mulig.

Fig. J40 - Eksempel på tilkobling i metallkapsling

Ledertverrsnitt

Det anbefalte minimum ledertverrsnittet tar hensyn til:

• Den normale tjenesten som skal leveres: Strømning av lynstrømbølgen under et maksimalt spenningsfall (50 cm-regel).
  Merk: I motsetning til applikasjoner ved 50 Hz, hvor lynet er høyfrekvent, reduserer ikke økningen i ledertverrsnitt den høyfrekvente impedansen.
• Ledningene tåler kortslutningsstrømmer: Lederen må motstå kortslutningsstrøm under maksimal beskyttelsessystemets kuttetid.
  IEC 60364 anbefaler ved installasjonen innkommende ende et minimum tverrsnitt av:
• 4 mm2 (Cu) for tilkobling av Type 2 SPD;
• 16 mm2 (Cu) for tilkobling av Type 1 SPD (tilstedeværelse av lynbeskyttelsessystem).

Eksempler på gode og dårlige SPD-installasjoner

Fig. J41 - Eksempler på gode og dårlige SPD-installasjoner

Utforming av utstyrsinstallasjon bør gjøres i samsvar med installasjonsregler: kablelengden skal være mindre enn 50 cm.

Kableregler for overspenningsvern
Regel 1

Den første regelen å overholde er at lengden på SPD-tilkoblingene mellom nettverket (via ekstern SCPD) og jordingsklemmen ikke skal overstige 50 cm.
Figur J42 viser de to mulighetene for tilkobling av en SPD.
Fig. J42 - SPD med separat eller integrert ekstern SCPD

Regel 2

Ledere av beskyttede utgående matere:

• skal være koblet til terminalene på den eksterne SCPD eller SPD;
• skal skilles fysisk fra de forurensede innkommende lederne.

De er plassert til høyre for terminalene til SPD og SCPD (se figur J43).

Fig. J43 - Tilkoblingene til beskyttede utgående matere er til høyre for SPD-terminalene

Regel 3

Den innkommende materen fase, nøytral og beskyttelse (PE) ledere bør kjøre hverandre for å redusere sløyfeflaten (se fig. J44).

Regel 4

De innkommende lederne til SPD bør være fjernt fra de beskyttede utgående lederne for å unngå å forurense dem ved kobling (se fig. J44).

Regel 5

Kablene skal festes mot de metalldelene i kapslingen (hvis noen) for å minimere overflaten på rammesløyfen og dermed dra nytte av en skjermende effekt mot EM-forstyrrelser.

I alle tilfeller må det kontrolleres at rammene til sentralbord og kapsling er jordet via veldig korte tilkoblinger.

Til slutt, hvis det brukes skjermede kabler, bør store lengder unngås, fordi de reduserer effektiviteten til skjerming (se fig. J44).

Fig. J44 - Eksempel på forbedring av EMC ved reduksjon i sløyfeflatene og felles impedans i et elektrisk kabinett

Overspenningsvern Eksempler på bruk

SPD-applikasjonseksempel i supermarked

Fig. J46 - Telekommunikasjonsnett

Løsninger og skjematisk diagram

• Guide for valg av overspenningsavleder har gjort det mulig å bestemme den nøyaktige verdien av overspenningsavlederen ved den innkommende enden av installasjonen og den tilhørende frakoblingsbryteren.
• Som de følsomme enhetene (U_imp <1.5 kV) er plassert mer enn 10 meter fra innkommende beskyttelsesanordning, må de fine beskyttende overspenningsavlederne installeres så nær lastene som mulig.
• For å sikre bedre kontinuitet i kjøleromsområder: Jordfeilbrytere av typen “si” vil bli brukt for å unngå generende utløsning forårsaket av økningen i jordpotensialet når lynbølgen passerer.
• For beskyttelse mot atmosfæriske overspenninger: 1, installer en overspenningsavleder i hovedtavlen. 2, installer en finbeskyttende overspenningsavleder i hvert sentralbord (1 og 2) som forsyner de følsomme enhetene som ligger mer enn 10 meter fra den innkommende overspenningsavlederen. 3, installer en overspenningsavleder på telekommunikasjonsnettverket for å beskytte utstyrene som leveres, for eksempel brannalarmer, modemer, telefoner, fakser.

Kablingsanbefalinger

• Sørg for potensialet for jordens avslutninger av bygningen.
• Reduser områdene med strømkabel.

Installasjonsanbefalinger

• Installer en overspenningsavleder, jeg_max = 40 kA (8/20 µs), og en iC60 frakoblingsbryter klassifisert til 40 A.
• Installer overspenningsvern for finbeskyttelse, jeg_max = 8 kA (8/20 µs) og tilhørende iC60 frakoblingsbrytere klassifisert til 10 A

Fig. J46 - Telekommunikasjonsnett

SPD for solcelleanlegg

Overspenning kan forekomme i elektriske installasjoner av forskjellige årsaker. Det kan være forårsaket av:

• Distribusjonsnettverket som et resultat av lyn eller noe utført arbeid.
• Lynnedslag (i nærheten eller på bygninger og solcelleanlegg eller på lynledere).
• Variasjoner i det elektriske feltet på grunn av lyn.

Som alle utendørs strukturer, er PV-installasjoner utsatt for lynfare, som varierer fra region til region. Forebyggende og arresterende systemer og enheter bør være på plass.

Beskyttelse ved potensialutjevning

Den første beskyttelsen å få på plass er et medium (leder) som sikrer potensiell potensialbinding mellom alle ledende deler av en PV-installasjon.

Målet er å binde alle jordede ledere og metalldeler og dermed skape like potensial på alle punkter i det installerte systemet.

Beskyttelse ved overspenningsvernutstyr (SPD)

SPD er spesielt viktig for å beskytte sensitivt elektrisk utstyr som AC / DC inverter, overvåkingsenheter og PV-moduler, men også annet sensitivt utstyr som drives av 230 VAC elektrisk distribusjonsnettverk. Følgende metode for risikovurdering er basert på evaluering av kritisk lengde Lcrit og sammenligning med L, kumulativ lengde på DC-linjene.
SPD-beskyttelse er nødvendig hvis L ≥ Lcrit.
Lcrit avhenger av typen PV-installasjon og beregnes som følgende tabell (fig. J47) angir:

Fig. J47 - SPD DC valg

L er summen av:

• summen av avstander mellom omformeren (e) og koblingsboksen (e), med tanke på at lengden på kabelen som er plassert i samme ledning bare telles en gang, og
• summen av avstander mellom koblingsboksen og tilkoblingspunktene til de solcellemodulene som danner strengen, med tanke på at lengden på kabelen som ligger i samme ledning bare telles en gang.

Ng er lysbuetetthet (antall streik / km2 / år).

Fig. J48 - SPD-valg

SPD-beskyttelse
Sted	PV-moduler eller Array-bokser		Inverter DC-side	Inverter vekselstrømsside		Hovedkort
	LDC			LAC		Lynstang
Kriterier	<10 m	> 10 m		<10 m	> 10 m	Ja	Nei
Type SPD	Ikke behov	"SPD 1" Type 2 [a]	"SPD 2" Type 2 [a]	Ikke behov	"SPD 3" Type 2 [a]	"SPD 4" Type 1 [a]	"SPD 4" Skriv 2 hvis Ng> 2.5 og luftledning

[en]. 1 2 3 4 Type 1 separasjonsavstand i henhold til EN 62305 blir ikke observert.

Installere en SPD

Antall og plassering av SPD på DC-siden avhenger av lengden på kablene mellom solcellepanelene og omformeren. SPD bør installeres i nærheten av omformeren hvis lengden er mindre enn 10 meter. Hvis det er større enn 10 meter, er det nødvendig med en ny SPD, og ​​den skal være plassert i boksen nær solcellepanelet. Den første er plassert i omformerområdet.

For å være effektiv må SPD-tilkoblingskabler til L + / L- nettverket og mellom SPDs jordklemme og jordskinne være så korte som mulig - mindre enn 2.5 meter (d1 + d2 <50 cm).

Sikker og pålitelig generering av solcelleanlegg

Avhengig av avstanden mellom "generator" -delen og "konverterings" -delen, kan det være nødvendig å installere to overspenningsavledere eller mer for å sikre beskyttelsen av hver av de to delene.

Fig. J49 - SPD-plassering

Overspenningsvern tekniske tillegg

Lynbeskyttelsesstandarder

IEC 62305 standard del 1 til 4 (NF EN 62305 del 1 til 4) omorganiserer og oppdaterer standardpublikasjonene IEC 61024 (serie), IEC 61312 (serie) og IEC 61663 (serie) på lynbeskyttelsessystemer.

Del 1 - Generelle prinsipper

Denne delen presenterer generell informasjon om lyn, dets egenskaper og generelle data, og introduserer de andre dokumentene.

Del 2 - Risikostyring

Denne delen presenterer analysen som gjør det mulig å beregne risikoen for en struktur og bestemme de ulike beskyttelsesscenariene for å tillate teknisk og økonomisk optimalisering.

Del 3 - Fysisk skade på konstruksjoner og livsfare

Denne delen beskriver beskyttelse mot direkte lynslag, inkludert lynbeskyttelsessystemet, nedleder, jordledning, potensial og dermed SPD med potensialbinding (Type 1 SPD).

Del 4 - Elektriske og elektroniske systemer innenfor strukturer

Denne delen beskriver beskyttelse mot induserte effekter av lyn, inkludert beskyttelsessystemet ved SPD (Type 2 og 3), kabelskjerming, regler for installasjon av SPD, etc.

Denne serien med standarder suppleres av:

• IEC 61643-serien med standarder for definisjon av overspenningsvernprodukter (se Komponentene i en SPD);
• IEC 60364-4 og -5-serien av standarder for anvendelse av produktene i elektriske LV-installasjoner (se End-of-life indication of a SPD).

Komponentene i en SPD

SPD består hovedsakelig av (se fig. J50):

1. en eller flere ikke-lineære komponenter: den strømførende delen (varistor, gassutladningsrør [GDT], etc.);
2. en termisk beskyttelsesanordning (intern frakobling) som beskytter den mot termisk utløp ved levetidens slutt (SPD med varistor);
3. en indikator som indikerer slutten på levetiden til SPD; Noen SPD-er tillater ekstern rapportering av denne indikasjonen;
4. en ekstern SCPD som gir beskyttelse mot kortslutning (denne enheten kan integreres i SPD).

Fig. J50 - Diagram over en SPD

Teknologien til den levende delen

Flere teknologier er tilgjengelige for å implementere den live delen. De har begge fordeler og ulemper:

• Zener-dioder;
• Gassutløpsrøret (kontrollert eller ikke kontrollert);
• Varistoren (sinkoksidvaristor [ZOV]).

Tabellen nedenfor viser egenskapene og arrangementene til 3 vanlige teknologier.

Fig. J51 - Sammendrag ytelsestabell

Komponent	Gassutladningstube (GDT)	Innkapslet gnistgap	Sinkoksid varistor	GDT og varistor i serie	Innkapslet gnistgap og varistor parallelt
Kjennetegn
Driftsmodus	Spenningsbryter	Spenningsbryter	Spenningsbegrensende	Spenningsbryter og -begrensning i serie	Spenningsbryter og begrensning parallelt
Driftskurver
Søknad	Telekom-nettverk LV-nettverk (assosiert med varistor)	LV-nettverk	LV-nettverk	LV-nettverk	LV-nettverk
SPD-type	Type 2	Type 1	Type 1 eller Type 2	Type 1+ Type 2	Type 1+ Type 2

End-of-life indikasjon på en SPD

Utløpsindikatorer er knyttet til den interne frakoblingen og den eksterne SCPD til SPD for å informere brukeren om at utstyret ikke lenger er beskyttet mot overspenninger av atmosfærisk opprinnelse.

Lokal indikasjon

Denne funksjonen kreves vanligvis av installasjonskodene. Utløpsindikasjonen er gitt av en indikator (lysende eller mekanisk) til den interne frakoblingen og / eller den eksterne SCPD.

Når den eksterne SCPD er implementert av en sikringsenhet, er det nødvendig å sørge for en sikring med en spiss og en base utstyrt med et utløsersystem for å sikre denne funksjonen.

Integrert strømbryter

Den mekaniske indikatoren og posisjonen til kontrollhåndtaket tillater naturlig indikasjon på levetiden.

Lokal indikasjon og ekstern rapportering

iQuick PRD SPD fra merkevaren XXX Electric er av typen "klar til ledning" med en integrert koblingsbryter.

Lokal indikasjon

iQuick PRD SPD (se fig. J53) er utstyrt med lokale mekaniske statusindikatorer:

• den (røde) mekaniske indikatoren og posisjonen til frakoblingsbryterhåndtaket indikerer at SPD er slått av;
• den (røde) mekaniske indikatoren på hver kassett indikerer at kassetten er utløpt.

Fig. J53 - iQuick PRD 3P + N SPD av merket XXX Electric

Fjernrapportering

(se fig. J54)

iQuick PRD SPD er utstyrt med en indikasjonskontakt som tillater ekstern rapportering av:

• kassettens levetid
• en manglende kassett, og når den er satt på plass igjen;
• en feil på nettverket (kortslutning, frakobling av nøytral, fase / nøytral reversering);
• lokal manuell bytte.

Som et resultat gjør fjernovervåking av driftstilstanden til de installerte SPD-ene det mulig å sikre at disse beskyttelsesinnretningene i beredskapstilstand alltid er klare til bruk.

Fig. J54 - Installasjon av indikatorlampe med en iQuick PRD SPD

Fig. J55 - Fjernindikering av SPD-status ved bruk av Smartlink

Vedlikehold ved livets slutt

Når utløpsindikatoren indikerer avstenging, må SPD (eller patronen i spørsmålet) byttes ut.

Når det gjelder iQuick PRD SPD, er det mulig å vedlikeholde:

• Kassetten ved levetidens slutt (skal skiftes ut) er lett å identifisere av vedlikeholdsavdelingen.
• Patronen ved levetidens slutt kan skiftes ut i full sikkerhet, fordi et sikkerhetsutstyr forbyr lukking av strømbryteren hvis det mangler en patron.

Detaljerte egenskaper ved den eksterne SCPD

Nåværende bølge tåler

Den nåværende bølgen tåler tester på eksterne SCPD-er viser som følger:

• For en gitt rangering og teknologi (NH eller sylindrisk sikring), er den nåværende bølgetåleevnen bedre med en sikring av typen AM (motorbeskyttelse) enn med en sikring av typen GG (generell bruk).
• For en gitt vurdering er den nåværende bølgen motstandsevne bedre med en strømbryter enn med en sikringsenhet. Figur J56 nedenfor viser resultatene av spenningsbølgenes motstandstester:
• for å beskytte en SPD definert for Imax = 20 kA, er den eksterne SCPD som skal velges enten en MCB 16 A eller en sikring aM 63 A, Merk: i dette tilfellet er en sikring gG 63 A ikke egnet.
• for å beskytte en SPD definert for Imax = 40 kA, er den eksterne SCPD som skal velges enten en MCB 40 A eller en Fuse aM 125 A,

Fig. J56 - Sammenligning av SCPDs spenningsbølgetålighet for I_max = 20 kA og jeg_max = 40 kA

Installert opp spenningsbeskyttelsesnivå

Generelt:

• Spenningsfallet over terminalene til en strømbryter er høyere enn over terminalene til en sikringsenhet. Dette er fordi impedansen til effektbryterkomponentene (termiske og magnetiske utløsere) er høyere enn en sikring.

Men:

• Forskjellen mellom spenningsfallene er fortsatt liten for strømbølger som ikke overstiger 10 kA (95% av tilfellene);
• Det installerte Up-spenningsbeskyttelsesnivået tar også hensyn til kablingsimpedansen. Dette kan være høyt når det gjelder sikringsteknologi (beskyttelsesenhet fjernt fra SPD) og lav når det gjelder strømbryterteknologi (strømbryter nær, og til og med integrert i SPD).

Merk: Det installerte beskyttelsesnivået opp er summen av spenningsfallet:

• i SPD;
• i den eksterne SCPD;
• i utstyrskablingen

Beskyttelse mot impedans kortslutning

En kortslutning med impedans forsvinner mye energi og bør elimineres veldig raskt for å forhindre skade på installasjonen og SPD.

Figur J57 sammenligner responstid og energibegrensning av et beskyttelsessystem med en 63 A aM sikring og en 25 A strømbryter.

Disse to beskyttelsessystemene har samme 8/20 µs strømtåleevne (henholdsvis 27 kA og 30 kA).

Fig. J57 - Sammenligning av tid / strøm og energibegrensningskurver for en strømbryter og en sikring som har samme 8/20 µs strømbølgetålighet

Formering av en lynbølge

Elektriske nettverk er lavfrekvente, og som et resultat er spredning av spenningsbølgen øyeblikkelig i forhold til frekvensen av fenomenet: På et hvilket som helst punkt av en leder er den øyeblikkelige spenningen den samme.

Lynbølgen er et høyfrekvent fenomen (flere hundre kHz til en MHz):

• Lynbølgen forplantes langs en leder med en viss hastighet i forhold til fenomenets frekvens. Som et resultat, til enhver tid, har ikke spenningen den samme verdien på alle punkter på mediet (se fig. J58).

Fig. J58 - Formering av en lynbølge i en leder

• En endring av medium skaper et fenomen av forplantning og / eller refleksjon av bølgen avhengig av:

1. forskjellen på impedans mellom de to mediene;
2. frekvensen av den progressive bølgen (bratthet av økningstiden i tilfelle av en puls);
3. lengden på mediet.

Spesielt når det gjelder total refleksjon, kan spenningsverdien dobles.

Eksempel: tilfelle av beskyttelse av en SPD

Modellering av fenomenet brukt på en lynbølge og tester i laboratoriet viste at en belastning drevet av 30 m kabel beskyttet oppstrøms av en SPD ved spenning Up opprettholder, på grunn av refleksjonsfenomener, en maksimal spenning på 2 x U_P (se fig. J59). Denne spenningsbølgen er ikke energisk.

Fig. J59 - Refleksjon av en lynbølge ved avslutningen av en kabel

Korrigerende tiltak

Av de tre faktorene (forskjell på impedans, frekvens, avstand) er den eneste som virkelig kan kontrolleres lengden på kabelen mellom SPD og belastningen som skal beskyttes. Jo større denne lengden er, desto større er refleksjonen.

Generelt, for overspenningsfrontene som står overfor en bygning, er refleksjonsfenomener signifikante fra 10 m og kan doble spenningen fra 30 m (se fig. J60).

Det er nødvendig å installere en ny SPD i fin beskyttelse hvis kabellengden overstiger 10 m mellom den innkommende enden og utstyret som skal beskyttes.

Fig. J60 - Maksimal spenning ved enden av kabelen i henhold til lengden til en front av innfallsspenningen = 4kV / us

Eksempel på lynstrøm i TT-systemet

Common mode SPD mellom fase og PE eller fase og PEN er installert uansett hvilken type jordingsarrangement systemet har (se fig. J61).

Den nøytrale jordingsmotstanden R1 som brukes til mastene, har lavere motstand enn jordingsmotstanden R2 som brukes til installasjonen.

Lynstrømmen vil strømme gjennom kretsen ABCD til jorden via den enkleste banen. Den vil passere gjennom varistorer V1 og V2 i serie, og forårsaker en differensialspenning lik dobbelt oppspenningen til SPD (U_P1 + U_P2) å vises i terminalene til A og C ved inngangen til installasjonen i ekstreme tilfeller.

Fig. J61 - Bare vanlig beskyttelse

For å beskytte belastningene mellom Ph og N effektivt, må differensialmodusspenningen (mellom A og C) reduseres.

En annen SPD-arkitektur brukes derfor (se fig. J62)

Lynstrømmen strømmer gjennom kretsen ABH som har en lavere impedans enn kretsen ABCD, da impedansen til komponenten som brukes mellom B og H er null (gassfylt gnistgap). I dette tilfellet er differensialspenningen lik restspenningen til SPD (U_P2).

Fig. J62 - Felles og differensiell beskyttelse