Zaščita pred prenapetostjo in prenapetostjo

Zaščita pred prenapetostjo in prenapetostjo

Prenapetost atmosferskega izvora
Definicije prenapetosti

Prenapetost (v sistemu) katera koli napetost med enim faznim vodnikom in zemljo ali med faznimi vodniki, katerih največja vrednost presega ustrezni vrh najvišje napetosti za opredelitev opreme iz Mednarodnega elektrotehničnega besedišča (IEV 604-03-09)

Različne vrste prenapetosti

Prenapetost je napetostni impulz ali val, ki se naloži na nazivno napetost omrežja (glej sliko J1)

Za to vrsto prenapetosti je značilno (glej sliko J2):

• čas vzpona tf (v μs);
• gradient S (v kV / μs).

Prenapetost moti opremo in povzroča elektromagnetno sevanje. Poleg tega trajanje prenapetosti (T) povzroči energijski vrh v električnih tokokrogih, ki bi lahko uničil opremo.
Slika J2 - Glavne značilnosti prenapetosti

Štiri vrste prenapetosti lahko motijo ​​električne napeljave in obremenitve:

• Preklopni prenapetosti: visokofrekvenčne prenapetosti ali razpočne motnje (glej sliko J1), ki jih povzroči sprememba stanja dinamičnega ravnovesja v električnem omrežju (med delovanjem stikalne naprave).
• Prenapetosti močnostne frekvence: prenapetosti enake frekvence kot omrežje (50, 60 ali 400 Hz), ki jih povzroči trajna sprememba stanja v omrežju (po napaki: okvara izolacije, okvara nevtralnega vodnika itd.).
• Prenapetosti, ki nastanejo zaradi elektrostatičnega praznjenja: zelo kratke prenapetosti (nekaj nanosekund) zelo visoke frekvence, ki nastanejo zaradi praznjenja nakopičenih električnih nabojev (na primer oseba, ki hodi po preprogi z izolacijskimi podplati, je električno napolnjena z napetostjo nekaj kilovoltov).
• Prenapetosti atmosferskega izvora.

Značilnosti prenapetosti atmosferskega izvora

Udari strele v nekaj slikah: bliski povzročijo izredno veliko impulzno električno energijo (glej sliko J4)

• več tisoč amperov (in nekaj tisoč voltov)
• visoke frekvence (približno 1 megaherc)
• kratkotrajno (od mikrosekunde do milisekunde)

Po vsem svetu nenehno nastajajo med 2000 in 5000 nevihtami. Te nevihte spremljajo udarci strele, ki predstavljajo resno nevarnost za ljudi in opremo. Strele udarijo v tla v povprečju od 30 do 100 udarcev na sekundo, torej 3 milijarde udarcev strele vsako leto.

Tabela na sliki J3 prikazuje nekatere vrednosti udara strele s pripadajočo verjetnostjo. Kot je razvidno, ima 50% udarcev strele tok večji od 35 kA in 5% tok večji od 100 kA. Energija, ki jo prenaša udarec strele, je torej zelo velika.

Slika J3 - Primeri vrednosti izpusta strele, podani s standardom IEC 62305-1 (2010 - tabela A.3)

Slika J4 - Primer toka strele

Strele povzročajo tudi veliko število požarov, večinoma na kmetijskih območjih (uničujejo hiše ali postanejo neprimerne za uporabo). Stolpnice so še posebej nagnjene k udarcem strele.

Učinki na električne inštalacije

Strele poškodujejo zlasti električne in elektronske sisteme: transformatorje, števce električne energije in električne naprave tako v stanovanjskih kot v industrijskih prostorih.

Stroški sanacije škode, ki jo povzroči strela, so zelo visoki. Vendar je zelo težko oceniti posledice:

• motnje na računalnikih in telekomunikacijskih omrežjih;
• napake, ki nastanejo pri izvajanju programov in krmilnih sistemov s programirljivim logičnim krmilnikom.

Poleg tega so stroški obratovalnih izgub lahko veliko višji od vrednosti uničene opreme.

Udarci strele

Strela je visokofrekvenčni električni pojav, ki povzroča prenapetosti na vseh prevodnih elementih, zlasti na električnih kablih in opremi.

Udari strele lahko vplivajo na električne (in / ali elektronske) sisteme stavbe na dva načina:

• z neposrednim udarcem strele v stavbo (glej sliko J5 a);
• s posrednim vplivom udara strele na stavbo:
• Udar strele lahko pade na nadzemni električni vod, ki napaja stavbo (glej sliko J5 b). Prenapetost in prenapetost se lahko od točke udarca razširijo na več kilometrov.
• V bližini električnega voda lahko pade strela (glej sliko J5 c). Elektromagnetno sevanje strele povzroča močan tok in prenapetost na električnem omrežju. V zadnjih dveh primerih nevarne tokove in napetosti prenaša napajalno omrežje.

V bližini stavbe lahko pade strela (glej sliko J5 d). Zemeljski potencial okoli točke udarca se nevarno povečuje.

Slika J5 - Različne vrste udarcev strele

V vseh primerih so lahko posledice za električne inštalacije in obremenitve dramatične.

Slika J6 - Posledica udara strele

Strela pade na nezaščiteno stavbo.	Strela pade blizu nadzemne črte.	Strela pade blizu stavbe.
Tok strele teče na zemljo prek bolj ali manj prevodnih struktur stavbe z zelo uničujočimi učinki: toplotni učinki: Zelo močno pregrevanje materialov, ki povzroča požar mehanski učinki: Strukturna deformacija termični vžig: izredno nevaren pojav v prisotnosti vnetljivih ali eksplozivnih materialov (ogljikovodiki, prah itd.)	Tok strele ustvarja prenapetosti z elektromagnetno indukcijo v distribucijskem sistemu. Te prenapetosti se širijo vzdolž proge do električne opreme v stavbah.	Udar strele ustvarja enake vrste prenapetosti kot tiste, ki so opisane v nasprotju. Poleg tega se tok strele dvigne nazaj od zemlje do električne napeljave in tako povzroči okvaro opreme.
Stavba in napeljave znotraj stavbe so na splošno uničene	Električne inštalacije v stavbi so na splošno uničene.

Različni načini razmnoževanja

Skupni način

Med napetostnimi vodniki in zemljo se pojavijo prenapetosti v skupnem načinu: faza-zemlja ali nevtral-zemlja (glej sliko J7). Nevarni so predvsem za naprave, katerih ogrodje je povezano z zemljo zaradi nevarnosti dielektrične okvare.

Slika J7 - Skupni način

Diferencialni način

Med napetostnimi vodniki se pojavijo prenapetosti v diferencialnem načinu:

medfazno ali nevtralno (glej sliko J8). Še posebej so nevarni za elektronsko opremo, občutljivo strojno opremo, kot so računalniški sistemi itd.

Slika J8 - Diferencialni način

Karakterizacija valov strele

Analiza pojavov omogoča opredelitev vrst tokov in napetosti strele.

• Standardi IEC upoštevajo dve vrsti tokovnih valov:
• Val 10/350 µs: za označevanje trenutnih valov iz neposrednega udara strele (glej sliko J9);

Slika J9 - 10/350 µs trenutni val

• 8/20 µs val: za označevanje trenutnih valov iz posrednega udara strele (glej sliko J10).

Slika J10 - 8/20 µs trenutni val

Ti dve vrsti valov toka strele se uporabljata za določanje preskusov SPD (standard IEC 61643-11) in odpornosti opreme na tokove strele.

Najvišja vrednost trenutnega vala označuje intenzivnost udara strele.

Za prenapetosti, ki jih povzročajo udarci strele, je značilen napetostni val 1.2 / 50 µs (glej sliko J11).

Ta vrsta napetostnega vala se uporablja za preverjanje, ali oprema vzdrži prenapetosti atmosferskega izvora (impulzna napetost po IEC 61000-4-5).

Slika J11 - Napetostni val 1.2 / 50 µs

Načelo zaščite pred strelo
Splošna pravila o zaščiti pred strelo

Postopek za preprečevanje nevarnosti udara strele
Sistem za zaščito stavbe pred vplivi strele mora vključevati:

• zaščita konstrukcij pred neposrednimi udarci strele;
• zaščita električnih instalacij pred neposrednimi in posrednimi udarci strele.

Osnovno načelo zaščite naprave pred nevarnostjo strele je preprečiti, da bi moteča energija prišla do občutljive opreme. Da bi to dosegli, je treba:

• ujeti tok strele in ga usmeriti na zemljo po najbolj neposredni poti (izogibati se bližini občutljive opreme);
• izvedemo izenačitev potenciala naprave; Ta izenačitev potenciala se izvede z veznimi vodniki, dopolnjenimi z napravami za zaščito pred prenapetostnimi zaščitnimi napravami (SPD) ali iskrami (npr. Iskrišče antenskega jambora).
• zmanjšajte inducirane in posredne učinke z namestitvijo SPD in / ali filtrov. Za odpravo ali omejevanje prenapetosti se uporabljata dva zaščitna sistema: znani so kot zaščitni sistem stavbe (za zunanjost stavb) in zaščitni sistem električne napeljave (za notranjost stavb).

Sistem zaščite stavb

Vloga sistema zaščite stavbe je, da ga zaščiti pred neposrednimi udarci strele.
Sistem je sestavljen iz:

• naprava za zajemanje: sistem za zaščito pred strelo;
• odvodniki, namenjeni prenašanju toka strele na zemljo;
• Zemeljski vodi "vrane noge" povezani med seboj;
• povezave med vsemi kovinskimi okvirji (izenačitev potencialov) in zemeljskimi vodniki.

Ko se tok strele pretaka v vodniku, če se med njim in okvirji, povezanimi z zemljo, ki se nahajajo v bližini, pojavijo potencialne razlike, lahko slednji povzroči uničujoče bliskavice.

3 vrste sistema za zaščito pred strelo
Uporabljajo se tri vrste zaščite stavbe:

Strelovod (preprosta palica ali s sprožilno napravo)

Strelovod je kovinska zajemna konica, nameščena na vrhu stavbe. Ozemljen je z enim ali več vodniki (pogosto bakrenimi trakovi) (glej sliko J12).

Slika J12 - Strelovod (preprosta palica ali s sprožilnim sistemom)

Strelovod z zategnjenimi žicami

Te žice so raztegnjene nad konstrukcijo, ki jo je treba zaščititi. Uporabljajo se za zaščito posebnih struktur: območja izstrelitve raket, vojaške aplikacije in zaščita visokonapetostnih nadzemnih vodov (glej sliko J13).

Slika J13 - Zategnjene žice

Strelovod z mrežico (Faradayjeva kletka)

Ta zaščita vključuje postavitev številnih vodnikov / trakov simetrično po celotni stavbi. (glej sliko J14).

Ta vrsta sistema za zaščito pred strelo se uporablja za zelo izpostavljene stavbe, v katerih so zelo občutljive instalacije, kot so računalniške sobe.

Slika J14 - Mrežasta kletka (Faradayeva kletka)

Posledice zaščite stavbe za opremo električne inštalacije

50% toka strele, ki ga odda sistem zaščite stavbe, se dvigne nazaj v ozemljitvena omrežja električne napeljave (glej sliko J15): potencialni dvig okvirjev zelo pogosto presega izolacijsko vzdržljivost prevodnikov v različnih omrežjih ( NN, telekomunikacije, video kabel itd.).

Poleg tega tok toka skozi navzdol vodnike povzroča inducirane prenapetosti v električni napeljavi.

Posledično sistem zaščite stavbe ne ščiti električne napeljave: zato je obvezno zagotoviti sistem zaščite električne napeljave.

Slika J15 - Neposredni povratni tok strele

Zaščita pred strelo - Sistem zaščite pred električno napeljavo

Glavni cilj zaščitnega sistema električne napeljave je omejiti prenapetosti na vrednosti, ki so sprejemljive za opremo.

Zaščitni sistem električne napeljave je sestavljen iz:

• enega ali več SPD-jev, odvisno od konfiguracije zgradbe;
• izenačitev potenciala: kovinska mreža izpostavljenih prevodnih delov.

Izvajanje

Postopek zaščite električnih in elektronskih sistemov stavbe je naslednji.

Poiščite informacije

• Ugotovite vse občutljive obremenitve in njihovo lokacijo v stavbi.
• Navedite električne in elektronske sisteme ter njihove točke vstopa v stavbo.
• Preverite, ali je na stavbi ali v bližini prisoten sistem za zaščito pred strelo.
• Spoznajte predpise, ki veljajo za lokacijo stavbe.
• Ocenite nevarnost udara strele glede na geografsko lokacijo, vrsto napajanja, gostoto udara strele itd.

Izvajanje rešitve

• Na okvirje z mrežico namestite vezne vodnike.
• Namestite SPD v dohodno stikalno ploščo NN.
• Na vsako podrazdelilno ploščo, ki se nahaja v bližini občutljive opreme, namestite dodaten SPD (glejte sliko J16).

Slika J16 - Primer zaščite obsežne električne napeljave

Naprava za prenapetostno zaščito (SPD)

Naprave za prenapetostno zaščito (SPD) se uporabljajo za električna omrežja, telefonska omrežja ter komunikacijske in avtomatske krmilne vodile.

Naprava za prenapetostno zaščito (SPD) je sestavni del zaščitnega sistema električne napeljave.

Ta naprava je vzporedno priključena na napajalni tokokrog bremen, ki jih mora zaščititi (glej sliko J17). Uporablja se lahko tudi na vseh ravneh napajalnega omrežja.

To je najpogosteje uporabljena in najučinkovitejša vrsta prenapetostne zaščite.

Slika J17 - Načelo vzporednega zaščitnega sistema

Vzporedno priključen SPD ima visoko impedanco. Ko se v sistemu pojavi prehodna prenapetost, se impedanca naprave zmanjša, tako da se skozi SPD poganja prenapetostni tok, ki zaobide občutljivo opremo.

Načelo

SPD je zasnovan tako, da omejuje prehodne prenapetosti atmosferskega izvora in preusmeri trenutne valove na zemljo, tako da omeji amplitudo tega prenapetosti na vrednost, ki ni nevarna za električno napeljavo in električne stikalne naprave.

SPD odpravlja prenapetosti

• v skupnem načinu med fazo in nevtralnim ali zemeljskim;
• v diferencialnem načinu, med fazo in nevtralno.

V primeru prenapetosti, ki preseže obratovalni prag, SPD

• odvaja energijo na zemljo v skupnem načinu;
• porazdeli energijo na druge vodnike pod napetostjo v diferenčnem načinu.

Tri vrste SPD

Vnesite 1 SPD
SPD tipa 1 je priporočljiv v posebnih primerih storitvenih in industrijskih zgradb, zaščitenih s sistemom za zaščito pred strelo ali mrežasto kletko.
Ščiti električne inštalacije pred neposrednimi udarci strele. Lahko odvaja povratni tok strele, ki se širi od zemeljskega vodnika do omrežnih vodnikov.
Za SPD tipa 1 je značilen trenutni val 10/350 µs.

Vnesite 2 SPD
SPD tipa 2 je glavni zaščitni sistem za vse nizkonapetostne električne napeljave. Vgrajen v vsako električno stikalno ploščo, preprečuje širjenje prenapetosti v električnih instalacijah in ščiti obremenitve.
Za SPD tipa 2 je značilen trenutni val 8/20 µs.

Vnesite 3 SPD
Ti SPD imajo nizko zmogljivost praznjenja. Zato jih je treba obvezno namestiti kot dodatek SPD tipa 2 in v bližini občutljivih obremenitev.
Za SPD tipa 3 je značilna kombinacija napetostnih valov (1.2 / 50 μs) in tokovnih valov (8/20 μs).

Normativna opredelitev SPD

Slika J18 - Standardna ločljivost SPD

Opomba 1: Obstajajo T1 + T2 SPD (ali tip 1 + 2 SPD), ki združujejo zaščito bremen pred neposrednimi in posrednimi udarci strele.

Opomba 2: nekatere T2 SPD je mogoče razglasiti tudi kot T3

Značilnosti SPD

Mednarodni standard IEC 61643-11 Edition 1.0 (03/2011) opredeljuje značilnosti in teste za SPD, priključene na nizkonapetostne distribucijske sisteme (glej sliko J19).

V zeleni barvi je zagotovljeno območje delovanja SPD.
Slika J19 - Časovna / trenutna značilnost SPD z varistorjem

Skupne značilnosti

• U_C: Največja neprekinjena delovna napetost. To je izmenična ali enosmerna napetost, nad katero SPD postane aktiven. Ta vrednost se izbere glede na nazivno napetost in sistem ozemljitve.
• U_P: Raven napetostne zaščite (pri I_n). To je največja napetost na sponkah SPD, ko je aktiven. Ta napetost je dosežena, ko je tok, ki teče v SPD, enak In. Izbrana napetostna stopnja mora biti pod prenapetostno obremenitvijo. V primeru udara strele napetost na sponkah SPD na splošno ostane manjša od U_P.
• V: Nazivni tok praznjenja. To je največja vrednost toka 8/20 µs valovne oblike, ki jo SPD lahko izprazni najmanj 19-krat.

Zakaj je In pomembno?
In ustreza nazivnemu praznjenju, ki ga SPD prenese vsaj 19-krat: višja vrednost In pomeni daljšo življenjsko dobo SPD, zato je močno priporočljivo izbrati višje vrednosti od najmanjše naložene vrednosti 5 kA.

Vnesite 1 SPD

• I_imp: Impulzni tok. To je najvišja vrednost toka 10/350 µs valovne oblike, ki jo SPD lahko vsaj enkrat izprazni in izprazni.

Zakaj sem_imp pomembno?
Standard IEC 62305 zahteva največjo vrednost impulznega toka 25 kA na pol za trifazni sistem. To pomeni, da mora biti za omrežje 3P + N SPD sposoben prenesti skupni največji impulzni tok 100 kA, ki prihaja iz zemeljske vezi.

• I_fi: Samodejno gašenje sledi toku. Velja samo za tehnologijo iskri. To je tok (50 Hz), ki ga lahko SPD po preklopu sam prekine. Ta tok mora biti vedno večji od potencialnega toka kratkega stika na mestu namestitve.

Vnesite 2 SPD

• Imax: Največji izpustni tok. To je najvišja vrednost toka 8/20 µs valovne oblike, ki jo SPD lahko enkrat izprazni.

Zakaj je Imax pomemben?
Če primerjate 2 SPD z istim In, vendar z različnimi Imax: ima SPD z višjo vrednostjo Imax višjo "varnostno mejo" in lahko prenese večji prenapetostni tok, ne da bi bil poškodovan.

Vnesite 3 SPD

• U_OC: Napetost v odprtem krogu, uporabljena med preskusi razreda III (tip 3).

glavne vloge

• Nizkonapetostni SPD. Ta izraz označuje zelo različne naprave, tako s tehnološkega vidika kot z vidika uporabe. Nizkonapetostni SPD so modularni in jih je mogoče enostavno namestiti v NN stikalne plošče. Obstajajo tudi SPD-ji, ki jih je mogoče prilagoditi vtičnicam, vendar imajo te naprave nizko zmogljivost praznjenja.

• SPD za komunikacijska omrežja. Te naprave ščitijo telefonska omrežja, komutirana omrežja in omrežja za avtomatsko krmiljenje (vodilo) pred prenapetostmi, ki prihajajo od zunaj (strela), in tistimi, ki so notranje v omrežju za napajanje (onesnaževalna oprema, delovanje stikalne naprave itd.) Takšni SPD so nameščeni tudi v konektorjih RJ11, RJ45,… ali vgrajeni v obremenitve.

Opombe

1. Preskusno zaporedje v skladu s standardom IEC 61643-11 za SPD na osnovi MOV (varistor). Skupaj 19 impulzov na I_n:

• En pozitiven impulz
• En negativni impulz
• 15 impulzov, sinhroniziranih na vsakih 30 ° pri napetosti 50 Hz
• En pozitiven impulz
• En negativni impulz

2. za SPD tipa 1 po 15 impulzih na I_n (glej prejšnjo opombo):

• En impulz pri 0.1 x I_imp
• En impulz pri 0.25 x I_imp
• En impulz pri 0.5 x I_imp
• En impulz pri 0.75 x I_imp
• En impulz na I_imp

Zasnova zaščitnega sistema električne napeljave
Pravila načrtovanja zaščitnega sistema električne napeljave

Za zaščito električne napeljave v stavbi za izbiro veljajo preprosta pravila

• SPD;
• sistem zaščite.

Za sistem razdeljevanja električne energije so glavne značilnosti, ki se uporabljajo za določitev sistema za zaščito pred strelo in izbiro SPD za zaščito električne napeljave v stavbi:

• SPD
• količina SPD
• tip
• raven izpostavljenosti, da določimo največji izpustni tok SPD Imax.
• Naprava za zaščito pred kratkim stikom
• največji izpustni tok Imax;
• tok kratkega stika Isc na mestu vgradnje.

Logični diagram na sliki J20 spodaj ponazarja to pravilo načrtovanja.

Slika J20 - Logični diagram za izbiro zaščitnega sistema

Druge značilnosti za izbiro SPD so vnaprej določene za električno napeljavo.

• število polov v SPD;
• napetostna stopnja zaščite U_P;
• U_C: Največja neprekinjena delovna napetost.

Ta pododdelek Načrt zaščitnega sistema električne napeljave podrobneje opisuje merila za izbiro zaščitnega sistema glede na značilnosti napeljave, opremo, ki jo je treba zaščititi, in okolje.

Elementi zaščitnega sistema

SPD mora biti vedno nameščen pri izvoru električne napeljave.

Lokacija in vrsta SPD

Tip SPD, ki ga je treba namestiti na izvoru naprave, je odvisen od tega, ali je prisoten sistem za zaščito pred strelo ali ne. Če je stavba opremljena s sistemom za zaščito pred strelo (v skladu z IEC 62305), je treba namestiti SPD tipa 1.

Za SPD, nameščen na dohodnem koncu namestitve, standardi namestitve IEC 60364 določajo minimalne vrednosti za naslednji dve značilnosti:

• Nazivni tok praznjenja I_n = 5 kA (8/20) µs;
• Napetostna stopnja zaščite U_P(pri I_n) <2.5 kV.

Število dodatnih SPD, ki jih je treba namestiti, je določeno z:

• velikost mesta in težave pri namestitvi veznih vodnikov. Na velikih spletnih mestih je nujno namestiti SPD na dohodni konec vsakega prostora za nadaljnjo distribucijo.
• razdalja, ki ločuje občutljive obremenitve, ki jih je treba zaščititi od dohodne končne zaščitne naprave. Če so tovori oddaljeni več kot 10 metrov od dohodne zaščitne naprave, je treba zagotoviti dodatno fino zaščito čim bližje občutljivim obremenitvam. Pojavi odboja valov se povečuje z 10 metrov glej Razširjanje vala strele
• tveganje izpostavljenosti. V primeru zelo izpostavljenega mesta SPD dohodnega konca ne more zagotoviti tako velikega toka strele kot dovolj nizke napetosti. Zlasti SPD tipa 1 običajno spremlja SPD tipa 2.

Tabela na sliki J21 spodaj prikazuje količino in vrsto SPD, ki jo je treba določiti na podlagi zgoraj opredeljenih dveh dejavnikov.

Slika J21 - Štirje primeri izvajanja SPD

Zaščita porazdeljene ravni

Več ravni zaščite SPD omogoča porazdelitev energije med več SPD, kot je prikazano na sliki J22, kjer so predvidene tri vrste SPD:

• Tip 1: če je stavba opremljena s sistemom za zaščito pred strelo in se nahaja na dohodnem koncu instalacije, absorbira zelo veliko energije;
• Tip 2: absorbira preostale prenapetosti;
• Tip 3: po potrebi zagotavlja "fino" zaščito za najobčutljivejšo opremo, ki se nahaja zelo blizu obremenitev.

Opomba: SPD tipa 1 in 2 lahko združite v en sam SPD
Slika J22 - Arhitektura fine zaščite

Skupne značilnosti SPD glede na značilnosti namestitve
Največja neprekinjena delovna napetost Uc

Glede na ureditev ozemljitve sistema je največja neprekinjena delovna napetost U_C SPD mora biti enaka ali večja od vrednosti, prikazanih v tabeli na sliki J23.

Slika J23 - Predpisana najmanjša vrednost U_C za SPD glede na sistem ozemljitve (na podlagi tabele 534.2 standarda IEC 60364-5-53)

N / A: se ne uporablja
U: linijska napetost nizkonapetostnega sistema
a. te vrednosti so povezane z najslabšimi razmerami napak, zato 10% odstopanje ni upoštevano.

Najpogostejše vrednosti UC, izbrane glede na sistemsko ozemljitev.
TT, TN: 260, 320, 340, 350 V
IT: 440, 460 V.

Napetostna stopnja zaščite U_P (pri I_n)

Standard IEC 60364-4-44 pomaga pri izbiri stopnje zaščite Up za SPD v odvisnosti od obremenitev, ki jih je treba zaščititi. Tabela na sliki J24 prikazuje zmogljivost vsake vrste opreme za odpornost na impulze.

Slika J24 - Zahtevana nazivna impulzna napetost opreme Uw (tabela 443.2 IEC 60364-4-44)

a. V skladu z IEC 60038: 2009.
b. Ta nazivna impulzna napetost deluje med vodniki pod napetostjo in PE.
c. V Kanadi in ZDA za napetosti na zemlji nad 300 V velja nazivna impulzna napetost, ki ustreza naslednji najvišji napetosti v tem stolpcu.
d. Za delovanje IT-sistemov pri 220-240 V se uporablja vrsta 230/400 zaradi napetosti na zemljo pri zemeljski napaki na eni liniji.

Slika J25 - Kategorija prenapetostne opreme

	Oprema kategorije prenapetosti Primerna sem samo za fiksno vgradnjo stavb, kjer se zunaj opreme uporabljajo zaščitna sredstva - za omejitev prehodnih prenapetosti na določeno raven. Primeri takšne opreme so naprave, ki vsebujejo elektronska vezja, kot so računalniki, naprave z elektronskimi programi itd.
	Oprema prenapetostne kategorije II je primerna za priključitev na fiksno električno napeljavo, saj zagotavlja normalno stopnjo razpoložljivosti, ki je običajno potrebna za trenutno uporabljeno opremo. Primeri takšne opreme so gospodinjski aparati in podobne obremenitve.
	Oprema prenapetostne kategorije III je namenjena za uporabo v fiksni napeljavi, ki je v glavnem razdelilniku, vključno z glavno razdelilno ploščo in zagotavlja visoko stopnjo razpoložljivosti. Primeri takšne opreme so razdelilne plošče, odklopniki, ožični sistemi, vključno s kabli, vodili, razdelilne omarice, stikala, vtičnice) v fiksni instalaciji, in oprema za industrijsko uporabo ter nekatera druga oprema, npr. Stacionarni motorji z stalna povezava s fiksno napeljavo.
	Oprema prenapetostne kategorije IV je primerna za uporabo na izvoru naprave ali v njeni bližini, na primer pred glavno razdelilno ploščo. Primeri takšne opreme so števci električne energije, primarne naprave za zaščito pred prekomernim tokom in nadzorne enote za valovanje.

"Nameščeni" U_P zmogljivost je treba primerjati z zmogljivostjo obremenitve, ki zdrži impulze.

SPD ima napetostno stopnjo zaščite U_P to je lastno, tj. opredeljeno in preizkušeno neodvisno od njegove namestitve. V praksi za izbiro U_P Za delovanje SPD je treba upoštevati varnostno rezervo, da se omogočijo prenapetosti, ki so značilne za namestitev SPD (glej sliko J26 in Priključitev naprave za prenapetostno zaščito).

Slika J26 - Nameščen U_P

"Nameščena" napetostna stopnja zaščite U_P splošno zaščitena občutljiva oprema v električnih instalacijah 230/400 V je 2.5 kV (prenapetostna kategorija II, glej sliko J27).

Opomba:
Če določene stopnje zaščite pred napetostjo ni mogoče doseči s SPD vhodnega konca ali če so občutljivi elementi opreme oddaljeni (glejte Elementi zaščitnega sistema # Lokacija in vrsta SPD Lokacija in vrsta SPD, je treba za dosego zahtevano stopnjo zaščite.

Število polov

• Glede na ureditev ozemljitve sistema je treba zagotoviti arhitekturo SPD, ki zagotavlja zaščito v skupnem načinu (CM) in diferenčnem načinu (DM).

Slika J27 - Potrebe po zaščiti glede na sistemsko ureditev ozemljitve

a. Zaščito med fazo in nevtralno lahko vgradite v SPD, ki je nameščen na izvoru naprave, ali pa ga odstranite blizu opreme, ki jo želite zaščititi
b. Če je nevtralno porazdeljeno

Opomba:

Prenapetost v skupnem načinu
Osnovna oblika zaščite je namestitev SPD v skupnem načinu med fazami in vodnikom PE (ali PEN), ne glede na vrsto uporabljene naprave za ozemljitev.

Prenapetost v diferencialnem načinu
V sistemih TT in TN-S ozemljitev nevtralnega sistema povzroči asimetrijo zaradi impedance ozemljitve, kar vodi do pojava napetosti v diferenčnem načinu, čeprav je prenapetost, ki jo povzroči strela, običajna.

2P, 3P in 4P SPD
(glej sliko J28)
Ti so prilagojeni sistemom IT, TN-C, TN-CS.
Zagotavljajo zaščito zgolj pred prenapetostmi v skupnem načinu

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

1P + N, 3P + N SPD
(glej sliko J29)
Ti so prilagojeni sistemom TT in TN-S.
Zagotavljajo zaščito pred prenapetostmi v običajnem in diferenčnem načinu

Slika J29 - 1P + N, 3P + N SPD

Izbira SPD tipa 1
Impulzni tok Iimp

• Kadar ni nacionalnih predpisov ali posebnih predpisov za vrsto zgradbe, ki jo je treba zaščititi: impulzni tok Iimp mora biti vsaj 12.5 kA (val 10/350 µs) na odcep v skladu z IEC 60364-5-534.
• Kjer obstajajo predpisi: standard IEC 62305-2 opredeljuje 4 ravni: I, II, III in IV

Tabela na sliki J31 prikazuje različne ravni I_imp v regulativnem primeru.

Slika J30 - Osnovni primer uravnoteženega I_imp porazdelitev toka v 3-faznem sistemu

Slika J31 - Tabela I._imp vrednosti glede na stopnjo zaščite stavbe pred napetostjo (na podlagi IEC / EN 62305-2)

Samodejno gašenje sledi toku I_fi

Ta lastnost velja samo za SPD s tehnologijo iskri. Samodejno gašenje sledi toku I_fi mora biti vedno večji od potencialnega toka kratkega stika I_sc na mestu namestitve.

Izbira SPD tipa 2
Največji izpustni tok Imax

Največji izpustni tok Imax je določen glede na ocenjeno stopnjo izpostavljenosti glede na lokacijo stavbe.
Vrednost največjega izpustnega toka (Imax) se določi z analizo tveganja (glej tabelo na sliki J32).

Slika J32 - Priporočeni največji izpustni tok Imax glede na stopnjo izpostavljenosti

Izbira zunanje naprave za zaščito pred kratkim stikom (SCPD)

Zaščitne naprave (toplotni in kratki stik) morajo biti usklajene s SPD, da se zagotovi zanesljivo delovanje, tj
zagotoviti neprekinjenost storitve:

• prenesejo valove toka strele
• ne ustvarjajo prekomerne preostale napetosti.

zagotoviti učinkovito zaščito pred vsemi vrstami prekomernega toka:

• preobremenitev zaradi toplotnega uhajanja varistorja;
• kratek stik nizke jakosti (impedant);
• kratek stik visoke jakosti.

Tveganja, ki se jim je treba izogniti ob koncu življenjske dobe SPD
Zaradi staranja

V primeru naravnega konca življenja zaradi staranja je zaščita toplotna. SPD z varistorji mora imeti notranji odklopnik, ki onemogoči SPD.
Opomba: Konec življenjske dobe zaradi termičnega odtekanja ne zadeva SPD s cevjo za izpust plina ali zaprto iskrilo.

Zaradi napake

Vzroki za prenehanje življenjske dobe zaradi napake kratkega stika so:

• Presežena največja izpustna zmogljivost. Ta napaka povzroči močan kratek stik.
• Napaka zaradi distribucijskega sistema (nevtralni / fazni preklop, nevtralni odklop).
• Postopno poslabšanje varistorja.
  Poslednji dve napaki povzročita impedanten kratek stik.
  Namestitev mora biti zaščitena pred poškodbami, ki so posledica teh vrst napak: zgoraj definirani notranji (toplotni) odklopnik nima časa za ogrevanje in s tem za obratovanje.
  Namestiti je treba posebno napravo, imenovano "zunanja naprava za zaščito pred kratkim stikom (zunanja SCPD)", ki lahko odpravi kratek stik. Lahko ga izvede odklopnik ali varovalka.

Značilnosti zunanjega SCPD

Zunanji SCPD je treba uskladiti s SPD. Zasnovan je tako, da izpolnjuje naslednji dve omejitvi:

Tok strele zdrži

Prenos strele je bistvena značilnost zunanje naprave za zaščito pred kratkim stikom SPD.
Zunanji SCPD ne sme sprožiti 15 zaporednih impulznih tokov pri In.

Prenos toka kratkega stika

• Zmogljivost lomljenja določajo pravila namestitve (standard IEC 60364):
  Zunanji SCPD mora imeti prekinitveno zmogljivost, enako ali večjo od potencialnega toka kratkega stika Isc na točki vgradnje (v skladu s standardom IEC 60364).
• Zaščita naprave pred kratkim stikom
  Zlasti impedantni kratki stik odvaja veliko energije in ga je treba zelo hitro odpraviti, da se prepreči poškodba naprave in SPD.
  Proizvajalec mora pravilno povezati SPD in njegov zunanji SCPD.

Način namestitve za zunanji SCPD
Naprava "v seriji"

SCPD je opisan kot "v seriji" (glej sliko J33), kadar zaščito izvaja splošna zaščitna naprava omrežja, ki ga je treba zaščititi (na primer odklopnik odklopa pred namestitvijo).

Slika J33 - SCPD "v seriji"

Naprava "vzporedno"

SCPD je opisan kot "vzporedno" (glej sliko J34), kadar zaščito izvaja posebej zaščitna naprava, povezana s SPD.

• Zunanji SCPD se imenuje "odklopni odklopnik", če funkcijo izvaja odklopnik.
• Odklopnik odklopnika je lahko vgrajen v SPD ali pa tudi ne.

Slika J34 - SCPD "vzporedno"

Opomba:
V primeru SPD s cevjo za izpust plina ali kapsulirano iskrišče SCPD omogoča zmanjšanje toka takoj po uporabi.

Garancija zaščite

Zunanji SCPD bi bilo treba uskladiti s SPD ter ga preizkusiti in zagotoviti proizvajalec SPD v skladu s priporočili standarda IEC 61643-11. Namestiti ga je treba tudi v skladu s priporočili proizvajalca. Kot primer si oglejte koordinacijske tabele Electric SCPD + SPD.

Ko je ta naprava integrirana, skladnost s standardom izdelka IEC 61643-11 seveda zagotavlja zaščito.

Slika J35 - SPD z zunanjim SCPD, neintegrirani (iC60N + iPRD 40r) in integrirani (iQuick PRD 40r)

Povzetek zunanjih značilnosti SCPD

Podrobna analiza značilnosti je podana v poglavju Podrobne značilnosti zunanjega SCPD.
Tabela na sliki J36 na primeru prikazuje povzetek značilnosti glede na različne vrste zunanjih SCPD.

Slika J36 - Značilnosti izrabljene zaščite SPD tipa 2 v skladu z zunanjimi SCPD

Način namestitve za zunanji SCPD	V seriji	Vzporedno
		V povezavi z zaščito varovalke	V povezavi z zaščito odklopnika	Vgrajena zaščita odklopnika
Prenapetostna zaščita opreme	=	=	=	=
	SPD-ji zadovoljivo ščitijo opremo, ne glede na vrsto zunanjega SCPD-ja
Zaščita namestitve ob koncu življenjske dobe	-	=	+	+ +
	Zavarovanje ni možno	Garancija proizvajalca		Popolna garancija
		Zaščita pred impedančnimi kratkimi stiki ni dobro zagotovljena	Zaščita pred kratkimi stiki je popolnoma zagotovljena
Neprekinjenost storitve ob koncu življenjske dobe	- -	+	+	+
	Celotna namestitev je zaustavljena	Izklopljeno je samo vezje SPD
Vzdrževanje ob koncu življenjske dobe	- -	=	+	+
	Zahtevana zaustavitev namestitve	Zamenjava varovalk	Takojšnja ponastavitev

Tabela koordinacij SPD in zaščitne naprave

Tabela na sliki J37 spodaj prikazuje koordinacijo odklopnih odklopnikov (zunanji SCPD) za SPD tipa 1 in 2 znamke XXX Electric za vse stopnje tokov kratkega stika.

Koordinacija med SPD in njegovimi odklopnimi odklopniki, ki jo označuje in zagotavlja Electric, zagotavlja zanesljivo zaščito (odpornost na strele, okrepljena zaščita impedančnih tokov kratkega stika itd.)

Slika J37 - Primer koordinacijske tabele med SPD in njihovimi odklopnimi odklopniki. Vedno glejte najnovejše tabele proizvajalcev.

Usklajevanje z gorvodnimi zaščitnimi napravami

Usklajevanje z napravami za zaščito pred pretokom
V električni napeljavi je zunanji SCPD naprava, ki je enaka zaščitni napravi: to omogoča uporabo selektivnosti in kaskadnih tehnik za tehnično in ekonomsko optimizacijo zaščitnega načrta.

Usklajevanje z napravami preostalega toka
Če je SPD nameščen za napravo za zaščito pred uhajanjem zemlje, mora biti ta „si“ ali selektivna z odpornostjo na impulzne tokove vsaj 3 kA (8/20 μs tokovnega vala).

Namestitev prenapetostne naprave
Priključitev prenapetostne naprave

Povezave SPD z obremenitvami morajo biti čim krajše, da se zmanjša vrednost napetostne stopnje zaščite (nameščena navzgor) na sponkah zaščitene opreme.

Skupna dolžina priključkov SPD na omrežje in ozemljitveni priključni blok ne sme presegati 50 cm.

Ena od bistvenih značilnosti za zaščito opreme je najvišja stopnja zaščite pred napetostjo (nameščena navzgor), ki jo oprema prenese na svojih terminalih. V skladu s tem je treba izbrati SPD z napetostno stopnjo zaščite Up, prilagojeno zaščiti opreme (glej sliko J38). Skupna dolžina priključnih vodnikov je

L = L1 + L2 + L3.

Pri visokofrekvenčnih tokovih je impedanca na enoto dolžine te povezave približno 1 µH / m.

Zato uporaba Lenzovega zakona za to povezavo: ΔU = L di / dt

Normaliziran 8/20 µs tokovni val s trenutno amplitudo 8 kA ustvari dvig napetosti 1000 V na meter kabla.

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

Slika J38 - Priključki SPD L <50 cm

Posledično je napetost na sponkah opreme, oprema U,:
U oprema = gor + U1 + U2
Če je L1 + L2 + L3 = 50 cm in je val 8/20 µs z amplitudo 8 kA, bo napetost na sponkah opreme gor + 500 V.

Povezava v plastičnem ohišju

Slika J39 spodaj prikazuje, kako priključite SPD v plastično ohišje.

Slika J39 - Primer povezave v plastičnem ohišju

Povezava v kovinskem ohišju

V primeru stikalne naprave v kovinskem ohišju je pametno, da SPD priključite neposredno na kovinsko ohišje, pri čemer se ohišje uporablja kot zaščitni vodnik (glejte sliko J40).
Ta ureditev je v skladu s standardom IEC 61439-2 in proizvajalec sestava mora zagotoviti, da lastnosti ohišja omogočajo to uporabo.

Slika J40 - Primer povezave v kovinskem ohišju

Prerez vodnika

Priporočeni najmanjši prerez vodnika upošteva:

• Običajna storitev, ki jo je treba zagotoviti: Pretok vala strele pod največjim padcem napetosti (pravilo 50 cm).
  Opomba: Za razliko od aplikacij pri 50 Hz, saj je pojav strele visokofrekvenčen, povečanje prereza vodnika ne zmanjša močno njegove visokofrekvenčne impedance.
• Odpornost vodnikov na tokove kratkega stika: Vodnik se mora upreti toku kratkega stika med največjim časom izklopa zaščitnega sistema.
  IEC 60364 na dohodnem koncu namestitve priporoča najmanjši prerez:
• 4 mm2 (Cu) za priključitev tipa 2 SPD;
• 16 mm2 (Cu) za priključitev tipa 1 SPD (prisotnost strelovodnega sistema).

Primeri dobrih in slabih namestitev SPD

Slika J41 - Primeri dobrih in slabih naprav SPD

Načrt namestitve opreme je treba izvesti v skladu s pravili za namestitev: dolžina kablov mora biti manjša od 50 cm.

Pravila kabliranja naprave za prenapetostno zaščito
Pravilo 1

Prvo pravilo, ki ga je treba upoštevati, je, da dolžina priključkov SPD med omrežjem (prek zunanjega SCPD) in ozemljitvenim priključnim blokom ne sme presegati 50 cm.
Slika J42 prikazuje dve možnosti za povezavo SPD.
Slika J42 - SPD z ločenim ali integriranim zunanjim SCPD

Pravilo 2

Vodniki zaščitenih odhodnih podajalnikov:

• morajo biti priključeni na sponke zunanjega SCPD ali SPD;
• je treba fizično ločiti od onesnaženih vhodnih vodnikov.

Nahajajo se desno od sponk SPD in SCPD (glej sliko J43).

Slika J43 - Povezave zaščitenih odhodnih podajalnikov so desno od sponk SPD

Pravilo 3

Prihajajoči napajalni fazni, nevtralni in zaščitni (PE) vodniki morajo potekati eden poleg drugega, da se zmanjša površina zanke (glej sliko J44).

Pravilo 4

Vhodni vodniki SPD morajo biti oddaljeni od zaščitenih odhodnih vodnikov, da jih ne onesnažujejo s sklopko (glej sliko J44).

Pravilo 5

Kable je treba pritrditi na kovinske dele ohišja (če obstajajo), da se čim bolj zmanjša površina zanke okvirja in s tem koristi zaščitni učinek pred EM motnjami.

V vseh primerih je treba preveriti, ali so okviri stikalnih plošč in ohišij ozemljeni prek zelo kratkih povezav.

Nazadnje, če se uporabljajo zaščiteni kabli, se je treba izogibati velikim dolžinam, ker zmanjšujejo učinkovitost zaščite (glej sliko J44).

Slika J44 - Primer izboljšanja EMC z zmanjšanjem površin zanke in skupne impedance v električnem ohišju

Prenapetostna zaščita Primeri uporabe

Primer uporabe SPD v supermarketu

Slika J46 - Telekomunikacijsko omrežje

Rešitve in shematski diagram

• Vodič za izbiro odvodnika prenapetosti je omogočil natančno določitev vrednosti odvodnika prenapetosti na dohodnem koncu namestitve in vrednosti pripadajočega odklopnika.
• Ker so občutljive naprave (U_imp <1.5 kV) se nahajajo več kot 10 m od dohodne zaščitne naprave, fino zaščitni odvodniki prenapetosti morajo biti nameščeni čim bližje obremenitvam.
• Da bi zagotovili boljšo neprekinjenost obratovanja v hladnih prostorih: Za preprečitev motečih izklopov, ki jih povzroča naraščanje zemeljskega potenciala med prehodom strele, se bodo uporabili odklopniki s preostalim tokom tipa „si“.
• Za zaščito pred atmosferskimi prenapetostmi: 1 v glavno stikalno ploščo namestite odvodnik prenapetosti. 2 v vsako stikalno ploščo (1 in 2) namestite fino zaščitni odvodnik prenapetosti, ki oskrbuje občutljive naprave, ki so oddaljene več kot 10 m od dovodnega odvodnika prenapetosti. 3 v telekomunikacijsko omrežje namestite odvodnik prenapetostne zaščite, da zaščitite priložene naprave, na primer požarne alarme, modeme, telefone, fakse.

Priporočila za kabliranje

• Zagotovite enakovrednost ozemljitvenih zaključkov stavbe.
• Zmanjšajte območja napeljanih napajalnih kablov.

Priporočila za namestitev

• Namestite odvodnik prenapetosti, I_max = 40 kA (8/20 µs) in odklopni odklopnik iC60 z nazivno močjo 40 A.
• Namestite odvodnike prenapetostnih zaščit, I_max = 8 kA (8/20 µs) in pripadajoči odklopniki iC60, ocenjeni na 10 A

Slika J46 - Telekomunikacijsko omrežje

SPD za fotovoltaične aplikacije

Iz električnih napeljav se lahko zaradi različnih razlogov pojavi prenapetost. Vzrok za to so lahko:

• Distribucijsko omrežje kot posledica strele ali kakršnega koli opravljenega dela.
• Udari strele (v bližini ali na stavbe in PV naprave ali na strelovode).
• Razlike v električnem polju zaradi strele.

Kot vse zunanje konstrukcije so tudi PV naprave izpostavljene nevarnosti strele, ki se razlikuje od regije do regije. Vzpostavljeni morajo biti sistemi in naprave za preprečevanje in zapiranje.

Zaščita z izenačevanjem potencialov

Prvi zaščitni ukrep, ki ga namestimo, je medij (prevodnik), ki zagotavlja izenačitev potenciala med vsemi prevodnimi deli PV-instalacije.

Cilj je povezati vse ozemljene vodnike in kovinske dele ter tako ustvariti enak potencial na vseh točkah nameščenega sistema.

Zaščita s prenapetostnimi napravami (SPD)

SPD so še posebej pomembni za zaščito občutljive električne opreme, kot so pretvornik AC / DC, nadzorne naprave in PV moduli, pa tudi druge občutljive opreme, ki jo napaja električno distribucijsko omrežje 230 VAC. Naslednja metoda ocene tveganja temelji na oceni kritične dolžine Lcrit in njeni primerjavi z L kumulativne dolžine enosmernih vodov.
Zaščita pred SPD je potrebna, če je L ≥ Lcrit.
Lcrit je odvisen od vrste PV namestitve in se izračuna, kot je določeno v naslednji tabeli (slika J47):

Slika J47 - izbira enosmernega toka SPD

L je vsota:

• vsota razdalj med pretvornikom (pretvorniki) in razdelilno omarico (om), pri čemer se upošteva, da se dolžine kabla v istem vodu štejejo samo enkrat, in
• vsota razdalj med razdelilno omarico in priključnimi točkami fotonapetostnih modulov, ki tvorijo niz, pri čemer se upošteva, da se dolžine kabla, ki se nahaja v istem vodu, štejejo le enkrat.

Ng je ločna gostota strele (število udarcev / km2 / leto).

Slika J48 - Izbira SPD

SPD zaščita
lokacija	PV moduli ali polja polja		DC stran pretvornika	Stran AC pretvornika		Glavna deska
	LDC			LAC		Gromobran
Merila	<10 m	> 10 m		<10 m	> 10 m	Da	Ne
Vrsta SPD	Ne potrebujem	"SPD 1" Tip 2 [a]	"SPD 2" Tip 2 [a]	Ne potrebujem	"SPD 3" Tip 2 [a]	"SPD 4" Tip 1 [a]	"SPD 4" Vnesite 2, če je Ng> 2.5 in nadzemni vod

[a]. 1 2 3 4 Ločitvena razdalja tipa 1 v skladu z EN 62305 ni upoštevana.

Namestitev SPD

Število in lokacija SPD-jev na enosmerni strani sta odvisna od dolžine kablov med sončnimi kolektorji in pretvornikom. SPD je treba namestiti v bližini pretvornika, če je dolžina manjša od 10 metrov. Če je večji od 10 metrov, je potreben drugi SPD, ki mora biti nameščen v polju blizu sončne celice, prvi pa v območju pretvornika.

Da bi bili učinkoviti, morajo biti priključni kabli SPD na omrežje L + / L- in med ozemljitvenim priključnim blokom SPD in ozemljitveno vodilo čim krajši - manj kot 2.5 metra (d1 + d2 <50 cm).

Varna in zanesljiva proizvodnja fotonapetostne energije

Glede na razdaljo med delom "generatorja" in delom "pretvorbe" bo morda treba namestiti dva odvodnika prenapetosti ali več, da se zagotovi zaščita vsakega od obeh delov.

Slika J49 - Lokacija SPD

Tehnični dodatki za prenapetostno zaščito

Standardi zaščite pred strelo

Standardni deli IEC 62305 od 1 do 4 (NF EN 62305, deli od 1 do 4) reorganizirajo in posodabljajo standardne publikacije IEC 61024 (serija), IEC 61312 (serija) in IEC 61663 (serija) o sistemih za zaščito pred strelo.

1. del - Splošna načela

Ta del predstavlja splošne informacije o streli in njenih značilnostih ter splošne podatke ter predstavlja druge dokumente.

2. del - Obvladovanje tveganja

Ta del predstavlja analizo, ki omogoča izračun tveganja za konstrukcijo in določitev različnih scenarijev zaščite, da se omogoči tehnična in ekonomska optimizacija.

3. del - Fizične poškodbe konstrukcij in življenjska nevarnost

Ta del opisuje zaščito pred neposrednimi udarci strele, vključno s sistemom zaščite pred strelo, vodnikom navzdol, zemeljskim vodnikom, ekvipotencialnostjo in s tem SPD z ekvipotencialno vezjo (tip 1 SPD).

4. del - Električni in elektronski sistemi znotraj struktur

Ta del opisuje zaščito pred vplivi strele, vključno z zaščitnim sistemom s SPD (tipi 2 in 3), zaščito kablov, pravili za vgradnjo SPD itd.

Ta niz standardov dopolnjuje:

• serija standardov IEC 61643 za opredelitev prenapetostnih izdelkov (glej Sestavni deli SPD);
• serijo standardov IEC 60364-4 in -5 za uporabo izdelkov v NN električnih inštalacijah (glej navedbo izrabljene SPD).

Sestavni deli SPD

SPD je v glavnem sestavljen iz (glej sliko J50):

1. ena ali več nelinearnih komponent: del pod napetostjo (varistor, cev za izpust plina [GDT] itd.);
2. toplotno zaščitna naprava (notranji odklopnik), ki jo ob koncu življenjske dobe ščiti pred toplotnim uhajanjem (SPD z varistorjem);
3. kazalnik, ki označuje konec življenjske dobe SPD; Nekateri SPD omogočajo poročanje o tej indikaciji na daljavo;
4. zunanji SCPD, ki zagotavlja zaščito pred kratkimi stiki (to napravo je mogoče vgraditi v SPD).

Slika J50 - Diagram SPD

Tehnologija dela v živo

Za izvajanje dela v živo je na voljo več tehnologij. Vsak ima prednosti in slabosti:

• Zener diode;
• Cev za izpust plina (nadzorovana ali nenadzorovana);
• Varistor (varistor cinkovega oksida [ZOV]).

Spodnja tabela prikazuje značilnosti in ureditve 3 najpogosteje uporabljenih tehnologij.

Slika J51 - Povzetek preglednice učinkovitosti

Sestavina	Cev za izpust plina (GDT)	Kapsulirana iskra	Varistor cinkovega oksida	GDT in varistor v seriji	Vzporedno vgrajena iskra in varistor
značilnosti
Način delovanja	Preklapljanje napetosti	Preklapljanje napetosti	Omejitev napetosti	Preklapljanje in omejevanje napetosti v seriji	Vzporedno preklapljanje in omejevanje napetosti
Delovne krivulje
uporaba	Telekomunikacijsko omrežje NN omrežje (povezano z varistorjem)	NN omrežje	NN omrežje	NN omrežje	NN omrežje
Tip SPD	Tip 2	Tip 1	Tip 1 ali Tip 2	Tip 1+ Tip 2	Tip 1+ Tip 2

Navedba o koncu življenjske dobe SPD

Kazalniki izteka življenjske dobe so povezani z notranjim odklopnikom in zunanjim SCPD SPD, da obvestijo uporabnika, da oprema ni več zaščitena pred prenapetostmi atmosferskega izvora.

Lokalna indikacija

To funkcijo običajno zahtevajo namestitvene kode. Indikator konca življenjske dobe daje indikator (svetlobni ali mehanski) na notranji odklopnik in / ali zunanji SCPD.

Ko zunanjo SCPD izvaja varovalka, je treba zagotoviti varovalko z udarcem in podstavkom, opremljenim s sistemom za sprožitev, da se zagotovi ta funkcija.

Integrirani odklopnik

Mehanski kazalnik in položaj krmilnega ročaja omogočata naravno indikacijo konca življenjske dobe.

Lokalna indikacija in poročanje na daljavo

iQuick PRD SPD znamke XXX Electric je tipa "pripravljen za žico" z integriranim odklopnikom.

Lokalna indikacija

iQuick PRD SPD (glej sliko J53) je opremljen z lokalnimi mehanskimi indikatorji stanja:

• (rdeči) mehanski indikator in položaj ročaja odklopnega odklopnika označujeta izklop SPD;
• (rdeči) mehanski indikator na vsaki kartuši označuje konec življenjske dobe kartuše.

Slika J53 - iQuick PRD 3P + N SPD znamke XXX Electric

Daljinsko poročanje

(glej sliko J54)

iQuick PRD SPD je opremljen z indikacijskim kontaktom, ki omogoča oddaljeno poročanje o:

• konec življenjske dobe vložka;
• manjkajoč vložek in ko je bil ponovno nameščen;
• napaka na omrežju (kratek stik, odklop nevtralnega, preusmeritev faze / nevtralnega položaja);
• lokalno ročno preklapljanje.

Posledično daljinsko spremljanje obratovalnega stanja nameščenih SPD omogoča, da so te zaščitne naprave v stanju pripravljenosti vedno pripravljene za delovanje.

Slika J54 - Namestitev indikatorske luči z iQuick PRD SPD

Slika J55 - Daljinski prikaz stanja SPD s pomočjo Smartlink

Vzdrževanje ob koncu življenjske dobe

Ko indikator izteka življenjske dobe pomeni izklop, je treba zamenjati SPD (ali zadevno kartušo).

V primeru iQuick PRD SPD je vzdrževanje olajšano:

• Kaseta ob koncu življenjske dobe (ki jo je treba zamenjati) je enostavno prepoznavna v službi za vzdrževanje.
• Kartušo ob koncu življenjske dobe je mogoče popolnoma varno zamenjati, ker varnostna naprava prepoveduje zapiranje odklopnega odklopnika, če kartuša manjka.

Podrobne značilnosti zunanjega SCPD

Vzdrževanje trenutnega vala

Trenutni val vzdrži preskuse na zunanjih SCPD kažejo naslednje:

• Za določeno oceno in tehnologijo (NH ali valjasta varovalka) je zmogljivost odpornosti na trenutni val boljša pri varovalkah tipa aM (zaščita motorja) kot pri varovalkah tipa gG (splošna uporaba).
• Za določeno oceno je trenutni val vzdržljiv, če je odklopnik boljši kot pri varovalni napravi. Slika J56 spodaj prikazuje rezultate preskusov vzdržljivosti napetostnih valov:
• za zaščito SPD, definiranega za Imax = 20 kA, je izbrani zunanji SCPD bodisi MCB 16 A bodisi varovalka aM 63 A, Opomba: v tem primeru varovalka gG 63 A ni primerna.
• za zaščito SPD, definiranega za Imax = 40 kA, je izbrani zunanji SCPD bodisi MCB 40 A bodisi varovalka aM 125 A,

Slika J56 - Primerjava zmogljivosti vzdržljivosti napetosti SCPDs za I_max = 20 kA in I_max = 40 kA

Nameščen Napetostni nivo zaščite

Na splošno:

• Padec napetosti na sponkah odklopnika je večji od padca napetosti na sponkah varovalke. To je zato, ker je impedanca komponent odklopnika (naprave za termično in magnetno sprožitev) večja od impedance varovalke.

Vendar:

• Razlika med padci napetosti ostaja rahla pri trenutnih valovih, ki ne presegajo 10 kA (95% primerov);
• Nameščena stopnja zaščite navzgor upošteva tudi impedanco kablov. Ta je lahko visoka pri tehnologiji varovalk (zaščitna naprava, oddaljena od SPD) in nizka pri tehnologiji odklopnika (odklopnik blizu in celo integriran v SPD).

Opomba: Nameščena stopnja zaščite navzgor je vsota padcev napetosti:

• v SPD;
• v zunanjem SCPD;
• v kablih opreme

Zaščita pred impedančnimi kratkimi stiki

Kratki stik impedance razprši veliko energije in ga je treba zelo hitro odpraviti, da se prepreči poškodba naprave in SPD.

Slika J57 primerja odzivni čas in energijsko omejitev zaščitnega sistema z varovalko 63 A aM in odklopnikom 25 A.

Ta dva zaščitna sistema imata enako zmogljivost 8/20 µs tokovnega vala (27 kA oziroma 30 kA).

Slika J57 - Primerjava krivulj časovnih / tokovnih in energijskih omejitev za odklopnik in varovalko z enako zmogljivostjo tokovnega vala 8/20 µs

Razmnoževanje valov strele

Električna omrežja so nizkofrekvenčna in posledično je širjenje napetostnega vala trenutno glede na frekvenco pojava: na kateri koli točki vodnika je trenutna napetost enaka.

Strelni val je visokofrekvenčni pojav (nekaj sto kHz do MHz):

• Strela se širi vzdolž vodnika z določeno hitrostjo glede na frekvenco pojava. Posledično napetost v danem trenutku nima enake vrednosti na vseh točkah medija (glej sliko J58).

Slika J58 - Razširjanje vala strele v vodniku

• Sprememba medija ustvarja pojav širjenja in / ali odboja vala, odvisno od:

1. razlika impedance med obema medijema;
2. frekvenca progresivnega vala (strmost vzpona v primeru impulza);
3. dolžina medija.

Zlasti v primeru popolnega odboja se lahko vrednost napetosti podvoji.

Primer: primer zaščite s SPD

Modeliranje pojava, uporabljenega za val strele, in laboratorijski testi so pokazali, da obremenitev, ki jo napaja 30 m kabla, zaščitenega gorvodno s SPD pri napetosti Up, vzdržuje zaradi odbojnih pojavov največjo napetost 2 x U_P (glej sliko J59). Ta napetostni val ni energičen.

Slika J59 - Odsev strele na koncu kabla

Korektivni ukrepi

Od treh dejavnikov (razlika impedance, frekvenca, razdalja) je edini, ki ga je res mogoče nadzorovati, dolžina kabla med SPD in obremenitvijo, ki jo je treba zaščititi. Večja je ta dolžina, večji je odsev.

Na splošno so pri prenapetostnih frontah v stavbi pojavi odboja pomembni od 10 m in lahko podvojijo napetost od 30 m (glej sliko J60).

Če je dolžina kabla večja od 10 m med dohodnim SPD in opremo, ki jo je treba zaščititi, je treba v dobro zaščito namestiti drugi SPD.

Slika J60 - Največja napetost na koncu kabla glede na njegovo dolžino do fronte padajoče napetosti = 4kV / us

Primer toka strele v sistemu TT

Skupni način SPD med fazo in PE ali fazo in PEN je nameščen ne glede na vrsto sistema ozemljitve (glejte sliko J61).

Nevtralni ozemljitveni upor R1, ki se uporablja za stebre, ima nižji upor kot ozemljitveni upor R2, ki se uporablja za vgradnjo.

Tok strele bo po najlažji poti tekel skozi vezje ABCD na zemljo. V zaporedju bo šel skozi varistorja V1 in V2, kar bo povzročilo diferenčno napetost, ki je enaka dvakratni gornji napetosti SPD (U_P1 + U_P2) da se v skrajnih primerih pojavijo na terminalih A in C na vhodu v napravo.

Slika J61 - Samo skupna zaščita

Za učinkovito zaščito obremenitev med Ph in N je treba zmanjšati napetost diferenčnega načina (med A in C).

Zato se uporablja druga arhitektura SPD (glej sliko J62)

Tok strele teče skozi vezje ABH, ki ima nižjo impedanco kot vezje ABCD, saj je impedanca komponente, ki se uporablja med B in H, nična (iskrilec, napolnjen s plinom). V tem primeru je diferenčna napetost enaka preostali napetosti SPD (U_P2).

Slika J62 - Skupna in diferencialna zaščita