Захист від перенапруги та перенапруги струму блискавки

Захист від перенапруги та перенапруги струму блискавки

Перенапруга атмосферного походження
Визначення перенапруги

Перенапруга (в системі) будь-яка напруга між одним фазним провідником і землею або між фазними провідниками, що мають пікове значення, що перевищує відповідний пік найвищої напруги для визначення обладнання з Міжнародного електротехнічного словника (IEV 604-03-09)

Різні типи перенапруги

Перенапруга - це імпульс напруги або хвиля, яка накладається на номінальну напругу мережі (див. Рис. J1)

Цей тип перенапруги характеризується (див. Рис. J2):

• час підйому tf (в мкс);
• градієнт S (в кВ / мкс).

Перенапруга порушує обладнання та виробляє електромагнітне випромінювання. Більше того, тривалість перенапруги (Т) викликає пік енергії в електричних ланцюгах, який може зруйнувати обладнання.
Рис. J2 - Основні характеристики перенапруги

Чотири типи перенапруги можуть порушити роботу електроустановок та навантажень:

• Імпульсні перенапруги: високочастотні перенапруги або імпульсні порушення (див. Рис. J1), спричинені зміною стаціонарного стану в електричній мережі (під час роботи розподільного пристрою).
• Перенапруги частоти живлення: перенапруги тієї ж частоти, що і мережа (50, 60 або 400 Гц), спричинені постійною зміною стану в мережі (наступна несправність: несправність ізоляції, пробій нульового провідника тощо).
• Перенапруги, спричинені електростатичним розрядом: дуже короткі перенапруги (кілька наносекунд) дуже високої частоти, спричинені розрядом накопичених електричних зарядів (наприклад, людина, що йде по килиму з ізолюючою підошвою, електрично заряджена напругою в кілька кіловольт).
• Перенапруги атмосферного походження.

Характеристики перенапруги атмосферного походження

Удари блискавки на кількох малюнках: Блискавки виробляють надзвичайно велику кількість імпульсної електричної енергії (див. Малюнок J4)

• кілька тисяч ампер (і кілька тисяч вольт)
• високої частоти (приблизно 1 мегагерц)
• короткочасний (від мікросекунди до мілісекунди)

Між 2000 і 5000 штормами постійно формуються у всьому світі. Ці бурі супроводжуються ударами блискавки, які представляють серйозну небезпеку для людей та обладнання. Блискавки потрапляють у землю в середньому від 30 до 100 ударів в секунду, тобто 3 мільярди ударів блискавки щороку.

У таблиці на малюнку J3 показано деякі значення удару блискавки з відповідною ймовірністю. Як видно, 50% ударів блискавки мають струм, що перевищує 35 кА, і 5% струм, що перевищує 100 кА. Отже, енергія, яку передає удар блискавки, дуже велика.

Рис. J3 - Приклади значень розряду блискавки, наведені стандартом IEC 62305-1 (2010 - Таблиця A.3)

Рис. J4 - Приклад струму блискавки

Блискавка також спричиняє велику кількість пожеж, переважно в сільськогосподарських районах (руйнуючи будинки або роблячи їх непридатними для використання). Багатоповерхові будинки особливо схильні до ударів блискавки.

Вплив на електроустановки

Блискавка пошкоджує, зокрема, електричні та електронні системи: трансформатори, лічильники електроенергії та електроприлади як у житлових, так і у виробничих приміщеннях.

Витрати на усунення пошкоджень, спричинених блискавкою, дуже великі. Але дуже важко оцінити наслідки:

• порушення в роботі комп’ютерів та телекомунікаційних мереж;
• несправності, що утворюються під час роботи програмованих програм логічного контролера та систем управління.

Більше того, вартість операційних збитків може бути набагато вищою за вартість знищеного обладнання.

Удари блискавки

Блискавка - це високочастотне електричне явище, яке спричиняє перенапруження на всіх провідних елементах, особливо на електричних кабелях та обладнанні.

Удари блискавки можуть впливати на електричні (та / або електронні) системи будинку двома шляхами:

• безпосереднім впливом удару блискавки на будівлю (див. рис. J5 a);
• непрямим впливом удару блискавки на будівлю:
• Удар блискавки може впасти на повітряну лінію електропередачі, що живить будівлю (див. Рис. J5 b). Перенапруга та перенапруга можуть поширюватися на кілька кілометрів від місця удару.
• Блискавка може впасти поблизу лінії електропередачі (див. Рис. J5 c). Саме електромагнітне випромінювання струму блискавки виробляє сильний струм і перенапругу в електромережі. В останніх двох випадках небезпечні струми та напруги передаються мережею електроживлення.

Порушення блискавки може впасти біля будівлі (див. Рис. J5 d). Потенціал Землі навколо точки удару небезпечно зростає.

Рис. J5 - Різні види ударів блискавки

У всіх випадках наслідки для електроустановок та навантажень можуть бути значними.

Рис. J6 - Наслідок удару блискавки

Блискавка падає на незахищену будівлю.	Блискавка падає біля повітряної лінії.	Блискавка падає біля будівлі.
Струм блискавки надходить на землю через більш-менш провідні конструкції будівлі з дуже руйнівними ефектами: теплові ефекти: Дуже сильний перегрів матеріалів, що спричиняє пожежу механічні ефекти: Структурна деформація тепловий спалах: надзвичайно небезпечне явище в присутності легкозаймистих або вибухонебезпечних матеріалів (вуглеводні, пил тощо)	Струм блискавки генерує перенапруги через електромагнітну індукцію в системі розподілу. Ці перенапруги поширюються по лінії до електричного обладнання всередині будівель.	Удар блискавки породжує ті самі типи перенапруги, що і описані протилежності. Крім того, струм блискавки піднімається назад від землі до електроустановки, викликаючи тим самим поломку обладнання.
Будівля та установки всередині будівлі, як правило, руйнуються	Електричні установки всередині будівлі, як правило, руйнуються.

Різні способи розповсюдження

Загальний режим

Звичайні перенапруги виникають між струмопровідними струмами та землею: фаза-земля або нейтраль-земля (див. Рис. J7). Вони небезпечні, особливо для приладів, рама яких підключена до землі через ризик пробою діелектрика.

Рис. J7 - Спільний режим

Диференціальний режим

Між струмовими провідниками виникають перенапруги в диференціальному режимі:

фаза-фаза або фаза-нейтраль (див. рис. J8). Вони особливо небезпечні для електронного обладнання, чутливого обладнання, такого як комп'ютерні системи тощо.

Рис. J8 - Диференціальний режим

Характеристика хвилі блискавки

Аналіз явищ дозволяє визначити типи хвиль струму блискавки та напруги.

• 2 типи струмових хвиль розглядаються стандартами IEC:
• Хвиля 10/350 мкс: для характеристики поточних хвиль від прямого удару блискавки (див. Рис. J9);

Рис. J9 - хвиля струму 10/350 мкс

• Хвиля 8/20 мкс: для характеристики поточних хвиль від непрямого удару блискавки (див. Рис. J10).

Рис. J10 - хвиля струму 8/20 мкс

Ці два типи хвиль струму блискавки використовуються для визначення випробувань на SPD (стандарт IEC 61643-11) та стійкості обладнання до струмів блискавки.

Пікове значення поточної хвилі характеризує інтенсивність удару блискавки.

Перенапруги, створювані ударами блискавки, характеризуються хвилею напруги 1.2 / 50 мкс (див. Рис. J11).

Цей тип хвилі напруги використовується для перевірки обладнання, що витримує перенапруги атмосферного походження (імпульсна напруга відповідно до IEC 61000-4-5).

Рис. J11 - хвиля напруги 1.2 / 50 мкс

Принцип захисту від блискавки
Загальні правила захисту від блискавки

Процедура запобігання ризику удару блискавки
Система захисту будівлі від дії блискавки повинна включати:

• захист конструкцій від прямих ударів блискавки;
• захист електроустановок від прямих і непрямих ударів блискавки.

Основним принципом захисту установки від ризику удару блискавки є запобігання потрапляння енергії, що заважає, до чутливого обладнання. Для досягнення цього необхідно:

• вловлюйте струм блискавки і направляйте його на землю за найбільш прямим шляхом (уникаючи сусідства чутливого обладнання);
• виконати еквіпотенціальне скріплення установки; Цей еквіпотенціальний зв'язок реалізується за допомогою з'єднувальних провідників, доповнених пристроями захисту від перенапруги (SPD) або іскровими зазорами (наприклад, іскровий зазор антенної щогли).
• мінімізуйте індуковані та побічні ефекти шляхом встановлення SPD та / або фільтрів. Дві системи захисту використовуються для усунення або обмеження перенапруг: вони відомі як система захисту будівлі (для зовнішньої частини будівель) та система захисту електроустановки (для внутрішньої частини будівель).

Система захисту будівель

Роль системи захисту будівлі полягає в захисті її від прямих ударів блискавки.
Система складається з:

• пристрій захоплення: блискавкозахисна система;
• нижні провідники, призначені для передачі струму блискавки на землю;
• Землепроводи “воронячої лапки”, з’єднані між собою;
• зв'язки між усіма металевими рамами (еквіпотенціальне з'єднання) і землею.

Коли струм блискавки протікає в провіднику, якщо між ним і рамками, приєднаними до землі, що знаходяться поблизу, виникають різниці потенціалів, останні можуть спричинити руйнівну спалах.

3 типи блискавкозахисної системи
Застосовуються три типи будівельних захистів:

Громовідвід (простий стрижень або з пусковою системою)

Громовідвід - це металевий наконечник захоплення, розміщений у верхній частині будівлі. Він заземлений одним або кількома провідниками (часто мідними смугами) (див. Рис. J12).

Рис. J12 - Громовідвід (простий стрижень або з пусковою системою)

Громовідвід з натягнутими дротами

Ці дроти натягнуті над конструкцією, що захищається. Вони використовуються для захисту спеціальних конструкцій: районів запуску ракет, військових застосувань та захисту високовольтних повітряних ліній (див. Рис. J13).

Рис. J13 - Натягнуті дроти

Блискавковідвід з сітчастою кліткою (клітина Фарадея)

Цей захист передбачає розміщення численних пускових провідників / стрічок симетрично навколо будівлі. (див. рис. J14).

Цей тип блискавкозахисної системи використовується для сильно оголених будівель, в яких розміщуються дуже чутливі установки, такі як комп'ютерні зали.

Рис. J14 - клітка в сітці (клітина Фарадея)

Наслідки захисту будинку для обладнання електроустановки

50% струму блискавки, що виділяється системою захисту будівлі, піднімається назад в мережі заземлення електричної установки (див. Рис. J15): потенційний підйом каркасів дуже часто перевищує здатність ізоляції витримувати провідники в різних мережах ( НН, телекомунікації, відеокабель тощо).

Більше того, потік струму через нижні провідники створює індуковані перенапруги в електроустановці.

Як наслідок, система захисту будівлі не захищає електричну установку: отже, обов'язково передбачити систему захисту електричної установки.

Рис. J15 - Прямий струм блискавки

Блискавкозахист - Система захисту електроустановки

Основна мета системи захисту електроустановки - обмежити перенапруги до значень, прийнятних для обладнання.

Система захисту електроустановки складається з:

• один або кілька SPD в залежності від конфігурації будівлі;
• еквіпотенціальне зчеплення: металева сітка відкритих провідних частин.

Реалізація

Процедура захисту електричної та електронної систем будівлі полягає в наступному.

Пошук інформації

• Визначте всі чутливі навантаження та їх розташування в будівлі.
• Визначте електричні та електронні системи та їх відповідні точки входу в будівлю.
• Перевірте, чи є в будівлі чи поблизу система захисту від блискавки.
• Ознайомтесь із правилами, що застосовуються до місця розташування будівлі.
• Оцініть ризик удару блискавки відповідно до географічного розташування, типу джерела живлення, щільності удару блискавки тощо.

Впровадження рішення

• Встановіть зв’язувальні провідники на рами сіткою.
• Встановіть SPD у вхідний комутатор LV.
• Встановіть додатковий SPD на кожну плату розподілу, розташовану поблизу чутливого обладнання (див. Рис. J16).

Рис. J16 - Приклад захисту великомасштабної електроустановки

Пристрій захисту від перенапруги (SPD)

Пристрої захисту від перенапруги (SPD) використовуються для мереж електропостачання, телефонних мереж, а також для шин зв'язку та автоматичного управління.

Пристрій захисту від перенапруги (SPD) є компонентом системи захисту електроустановки.

Цей пристрій підключений паралельно до ланцюга живлення навантажень, які він повинен захищати (див. Рис. J17). Він також може використовуватися на всіх рівнях електромережі.

Це найбільш часто використовуваний та найефективніший тип захисту від перенапруги.

Рис. J17 - Принцип паралельної системи захисту

SPD, підключений паралельно, має високий імпеданс. Як тільки в системі з'являється перехідна перенапруга, імпеданс пристрою зменшується, тому струм імпульсу подається через SPD, минаючи чутливе обладнання.

Принцип

SPD призначений для обмеження перехідних перенапруг атмосферного походження і відволікання струмових хвиль на землю, щоб обмежити амплітуду цього перенапруги до значення, яке не є небезпечним для електроустановок та електричних розподільних пристроїв.

SPD усуває перенапруги

• у загальному режимі, між фазою та нейтраллю або землею;
• у диференціальному режимі, між фазою та нейтраллю.

У разі перевищення напруги, що перевищує робочий поріг, SPD

• проводить енергію на землю в загальному режимі;
• розподіляє енергію на інші струмопровідні провідники в диференціальному режимі.

Три типи СПД

Введіть 1 SPD
SPD типу 1 рекомендується для особливих випадків будівель сфери послуг та промислових будинків, захищених грозозахисною системою або сітчастим кліткою.
Він захищає електроустановки від прямих ударів блискавки. Він може розряджати зворотний струм від блискавки, що поширюється від земного провідника до мережевих провідників.
SPD типу 1 характеризується хвилею струму 10/350 мкс.

Введіть 2 SPD
SPD типу 2 є основною системою захисту для всіх низьковольтних електроустановок. Встановлений у кожному електрощитовому щиті, він запобігає поширенню перенапруг в електроустановках та захищає навантаження.
SPD типу 2 характеризується хвилею струму 8/20 мкс.

Введіть 3 SPD
Ці SPD мають низьку розрядну здатність. Тому вони повинні бути обов'язково встановлені як доповнення до SPD типу 2 та поблизу чутливих навантажень.
SPD типу 3 характеризується поєднанням хвиль напруги (1.2 / 50 мкс) і хвиль струму (8/20 мкс).

Нормативне визначення СПД

Рис. J18 - стандартна роздільна здатність SPD

Примітка 1: Існують T1 + T2 SPD (або Тип 1 + 2 SPD), що поєднують захист навантажень від прямих і непрямих ударів блискавки.

Примітка 2: деякі SP2 T3 також можуть бути оголошені як TXNUMX

Характеристика SPD

Міжнародний стандарт IEC 61643-11 Видання 1.0 (03/2011) визначає характеристики та випробування SPD, підключених до систем низьковольтного розподілу (див. Рис. J19).

Зеленим кольором - гарантований робочий діапазон SPD.
Рис. J19 - Характеристика часу / струму SPD з варістором

Загальні характеристики

• U_C: Максимальна безперервна робоча напруга. Це напруга змінного або постійного струму, вище якої SPD стає активним. Це значення вибирається відповідно до номінальної напруги та розташування системи заземлення.
• U_P: Рівень захисту від напруги (на I_n). Це максимальна напруга на клемах SPD, коли вона активна. Ця напруга досягається, коли струм, що протікає в SPD, дорівнює In. Обраний рівень захисту від напруги повинен бути нижчим від витримувальної здатності навантажень до перенапруги. У разі удару блискавки напруга на клемах SPD, як правило, залишається менше U_P.
• В: Номінальний струм розряду. Це пікове значення струму форми сигналу 8/20 мкс, яке SPD здатний розряджати мінімум 19 разів.

Чому це важливо?
Значення In відповідає номінальному струму розряду, який SPD може витримати щонайменше в 19 разів: більш високе значення In означає більш тривалий термін служби SPD, тому настійно рекомендується вибирати значення, вищі за мінімально встановлене значення 5 кА.

Введіть 1 SPD

• I_бісеня: Імпульсний струм. Це пікове значення струму форми сигналу 10/350 мкс, яке SPD здатне розряджати розрядження принаймні один раз.

Чому я_бісеня важливо
Стандарт IEC 62305 вимагає максимального значення імпульсного струму 25 кА на полюс для трифазної системи. Це означає, що для мережі 3P + N SPD повинен витримувати загальний максимальний імпульсний струм 100 кА, що надходить від заземлення.

• I_fi: Автогасіння слідувати за струмом. Застосовується лише до технології іскрового зазору. Це струм (50 Гц), який SPD здатний перервати сам по собі після спалаху. Цей струм завжди повинен бути більшим за потенційний струм короткого замикання в точці установки.

Введіть 2 SPD

• Imax: Максимальний струм розряду. Це пікове значення струму форми сигналу 8/20 мкс, яке SPD може розрядити один раз.

Чому Imax важливий?
Якщо порівняти 2 SPD з однаковим In, але з різними Imax: SPD з вищим значенням Imax має вищий “запас міцності” і може протистояти вищому струму імпульсу, не пошкоджуючись.

Введіть 3 SPD

• U_OC: Напруга розімкнутого ланцюга, що застосовується під час випробувань класу III (тип 3).

Основні програми

• Низьковольтна SPD. Цими термінами позначаються дуже різні пристрої як з технологічної точки зору, так і з точки зору використання. Низьковольтні SPD модульні і легко встановлюються в розподільних щитах низького напруги. Існують також SPD, що адаптуються до розеток, але ці пристрої мають низьку розрядну здатність.

• SPD для мереж зв'язку. Ці пристрої захищають телефонні мережі, комутовані мережі та мережі автоматичного управління (шина) від перенапруг, що надходять ззовні (блискавка), і внутрішніх до мережі електропостачання (забруднююче обладнання, робота розподільчих пристроїв тощо). Такі SPD також встановлюються в роз'ємах RJ11, RJ45, ... або інтегруються в навантаження.

примітки

1. Послідовність випробувань згідно стандарту IEC 61643-11 для SPD на основі MOV (варістор). Всього 19 імпульсів на I_n:

• Один позитивний імпульс
• Один негативний імпульс
• 15 імпульсів, синхронізованих при кожних 30 ° на напрузі 50 Гц
• Один позитивний імпульс
• Один негативний імпульс

2. для SPD типу 1 після 15 імпульсів на I_n (див. попередню примітку):

• Один імпульс при 0.1 x I_бісеня
• Один імпульс при 0.25 x I_бісеня
• Один імпульс при 0.5 x I_бісеня
• Один імпульс при 0.75 x I_бісеня
• Один імпульс на I_бісеня

Проектування системи захисту електроустановки
Правила проектування системи захисту електроустановки

Для захисту електроустановки в будівлі для вибору застосовуються прості правила

• SPD (s);
• його система захисту.

Для системи розподілу електроенергії основними характеристиками, що використовуються для визначення системи блискавкозахисту та вибору SPD для захисту електричної установки в будівлі, є:

• SPD
• кількість SPD
• тип
• рівень експозиції для визначення максимального струму розряду SPD Imax.
• Пристрій захисту від короткого замикання
• максимальний струм розряду Imax;
• струм короткого замикання Isc у місці установки.

Логічна схема на малюнку J20 нижче ілюструє це правило проектування.

Рис. J20 - Логічна схема для вибору системи захисту

Інші характеристики для вибору SPD заздалегідь визначені для електричної установки.

• кількість полюсів в SPD;
• рівень захисту від напруги U_P;
• U_C: Максимальна безперервна робоча напруга.

Цей підрозділ Проектування системи захисту електроустановки більш докладно описує критерії вибору системи захисту відповідно до характеристик установки, обладнання, що захищається, та навколишнього середовища.

Елементи системи захисту

SPD завжди повинен бути встановлений біля джерела електричної установки.

Розташування та тип SPD

Тип SPD, який слід встановити у джерелі установки, залежить від того, чи існує система блискавкозахисту. Якщо будівля оснащена грозозахисною системою (згідно з IEC 62305), слід встановити SPD типу 1.

Для SPD, встановленого в кінці установки, стандарти встановлення IEC 60364 встановлюють мінімальні значення для наступних 2 характеристик:

• Номінальний струм розряду I_n = 5 кА (8/20) мкс;
• Рівень захисту від напруги U_P(на I_n) <2.5 кВ.

Кількість додаткових SPD для встановлення визначається:

• розмір ділянки та складність встановлення склеювальних провідників. На великих веб-сайтах важливо встановити SPD на вхідному кінці кожного приміщення для розподілу.
• відстань, що відокремлює чутливі навантаження, які потрібно захистити від вхідного торцевого пристрою захисту. Коли вантажі розташовані на відстані більше 10 метрів від пристрою захисту вхідного кінця, необхідно забезпечити додатковий точний захист якомога ближче до чутливих навантажень. Явища відбиття хвилі збільшуються з 10 метрів див. Поширення хвилі блискавки
• ризик впливу. У випадку дуже відкритої ділянки вхідний SPD не може забезпечити як високий потік струму блискавки, так і достатньо низький рівень захисту від напруги. Зокрема, SPD типу 1 зазвичай супроводжується SPD типу 2.

У таблиці на малюнку J21 нижче наведено кількість та тип SPD, які слід встановити на основі двох факторів, визначених вище.

Рис. J21 - 4 випадки впровадження SPD

Захист розподілених рівнів

Кілька рівнів захисту SPD дозволяють розподіляти енергію між декількома SPD, як показано на малюнку J22, де передбачено три типи SPD:

• Тип 1: коли будівля оснащена грозозахисною системою і розташована на вхідному кінці установки, вона поглинає дуже велику кількість енергії;
• Тип 2: поглинає залишкові перенапруги;
• Тип 3: забезпечує "тонкий" захист, якщо це необхідно, для найбільш чутливого обладнання, розташованого дуже близько до вантажів.

Примітка: SPD типу 1 і 2 можна об'єднати в одну SPD
Рис. J22 - Архітектура точного захисту

Загальні характеристики SPD відповідно до характеристик установки
Максимальна безперервна робоча напруга Uк

Залежно від розташування системи заземлення, максимальна безперервна робоча напруга U_C SPD має бути рівним або більшим, ніж значення, наведені в таблиці на малюнку J23.

Рис. J23 - Умовне мінімальне значення U_C для SPD залежно від розташування системи заземлення (на основі таблиці 534.2 стандарту IEC 60364-5-53)

Не застосовується: не застосовується
U: міжлінійна напруга низьковольтної системи
a. ці значення пов'язані з найгіршим станом несправності, тому допуск 10% не враховується.

Найбільш поширені значення UC обрані відповідно до розташування системи заземлення.
TT, TN: 260, 320, 340, 350 В
IT: 440, 460 В

Рівень захисту від напруги U_P (на I_n)

Стандарт IEC 60364-4-44 допомагає у виборі рівня захисту Up для SPD в залежності від навантажень, що захищаються. У таблиці на малюнку J24 вказана здатність витримувати імпульси кожного виду обладнання.

Рис. J24 - Необхідна номінальна імпульсна напруга обладнання Uw (таблиця 443.2 IEC 60364-4-44)

a. Відповідно до IEC 60038: 2009.
b. Ця номінальна імпульсна напруга подається між струмопровідними струмами та ПЕ.
c. У Канаді та США для напруг на землі вище 300 В застосовується номінальна імпульсна напруга, що відповідає наступній найвищій напрузі в цій колонці.
d. Для роботи ІТ-систем при напрузі 220-240 В слід використовувати ряд 230/400 через напругу на землю при замиканні на землю на одній лінії.

Рис. J25 - Категорія обладнання із перенапругою

	Обладнання категорії перенапруги I придатне лише для використання в стаціонарних установках будівель, де захисні засоби застосовуються поза обладнанням - для обмеження перехідних перенапруг до зазначеного рівня. Прикладами такого обладнання є обладнання, що містить електронні схеми, такі як комп’ютери, прилади з електронними програмами тощо.
	Обладнання категорії перенапруги II підходить для підключення до нерухомої електричної установки, забезпечуючи нормальний ступінь доступності, який зазвичай необхідний для обладнання, що використовує струм. Прикладами такого обладнання є побутова техніка та подібні навантаження.
	Устаткування категорії перенапруги III призначене для використання у стаціонарній установці нижче за течією, включаючи основну розподільну плату, забезпечуючи високий ступінь доступності. Прикладами такого обладнання є розподільні щити, автоматичні вимикачі, електропроводки, включаючи кабелі, шини, розподільні коробки, вимикачі, розетки) у стаціонарній установці, та обладнання для промислового використання та деяке інше обладнання, наприклад стаціонарні двигуни з постійне підключення до фіксованої установки.
	Обладнання категорії перенапруги IV підходить для використання біля джерела установки або неподалік від нього, наприклад, вище від основної розподільної плати. Прикладами такого обладнання є лічильники електроенергії, первинні пристрої захисту від перевантаження від струму та блоки управління пульсаціями.

«Встановлений» U_P продуктивність слід порівнювати з імпульсною здатністю витримувати навантаження.

SPD має рівень захисту від напруги U_P тобто є внутрішньою, тобто визначається та перевіряється незалежно від її встановлення. На практиці для вибору U_P Для роботи SPD необхідно взяти запас міцності, щоб врахувати перенапруги, властиві установці SPD (див. малюнок J26 та Підключення пристрою захисту від перенапруги).

Рис. J26 - Встановлений U_P

«Встановлений» рівень захисту від напруги U_P загальноприйнятим для захисту чутливого обладнання в електроустановках 230/400 В є 2.5 кВ (категорія перенапруги II, див. рис. J27).

Примітка:
Якщо передбачений рівень захисту від напруги не вдається досягти вхідним SPD або якщо чутливі елементи обладнання є віддаленими (див. Елементи системи захисту # Розташування та тип SPD Розташування та тип SPD, для досягнення необхідний рівень захисту.

Кількість полюсів

• Залежно від розташування системи заземлення необхідно передбачити архітектуру SPD, що забезпечує захист у звичайному режимі (CM) та диференціальному режимі (DM).

Рис. J27 - Потреби в захисті відповідно до розташування системи заземлення

a. Захист між фазою та нейтраллю може бути вбудований в SPD, розміщений біля джерела установки, або бути віддалений поруч із захищеним обладнанням
b. Якщо нейтральний розподілений

Примітка:

Спільний режим перенапруги
Основною формою захисту є встановлення SPD в загальному режимі між фазами та провідником PE (або PEN), незалежно від типу використовуваного заземлення системи.

Перенапруга в диференціальному режимі
У системах TT і TN-S заземлення нейтралі призводить до асиметрії внаслідок імпедансів землі, що призводить до появи диференціальних напруг, навіть незважаючи на те, що перенапруга, спричинена ударом блискавки, є звичайною.

2P, 3P та 4P SPD
(див. рис. J28)
Вони адаптовані до систем ІТ, TN-C, TN-CS.
Вони забезпечують захист лише від звичайних перенапруг

Рис. J28 - SPD 1P, 2P, 3P, 4P

1P + N, 3P + N SPD
(див. рис. J29)
Вони адаптовані до систем TT та TN-S.
Вони забезпечують захист від звичайного та диференціального перенапруг

Рис. J29 - 1P + N, 3P + N SPD

Вибір SPD типу 1
Імпульсний струм Iimp

• Там, де немає національних норм чи спеціальних норм щодо типу будівлі, що захищається: імпульсний струм Iimp повинен становити щонайменше 12.5 кА (хвиля 10/350 мкс) на гілку відповідно до IEC 60364-5-534.
• Там, де існують правила: стандарт IEC 62305-2 визначає 4 рівні: I, II, III та IV

У таблиці на малюнку J31 показані різні рівні I_бісеня у регулятивній справі.

Рис. J30 - Основний приклад збалансованого I_бісеня розподіл струму в 3-фазній системі

Рис. J31 - Таблиця I_бісеня значення відповідно до рівня захисту напруги в будівлі (на основі IEC / EN 62305-2)

Автогасіння слідувати струму I_fi

Ця характеристика застосовна лише до SPD з технологією іскрових зазорів. Автогасіння слідує за струмом I_fi завжди повинен бути більшим за потенційний струм короткого замикання I_sc в точці встановлення.

Вибір SPD типу 2
Максимальний струм розряду Imax

Максимальний струм розряду Imax визначається відповідно до передбачуваного рівня експозиції щодо розташування будівлі.
Значення максимального струму розряду (Imax) визначається аналізом ризику (див. Таблицю на малюнку J32).

Рис. J32 - Рекомендований максимальний струм розряду Imax відповідно до рівня експозиції

Вибір зовнішнього пристрою захисту від короткого замикання (SCPD)

Захисні пристрої (термічне та коротке замикання) повинні бути узгоджені з SPD для забезпечення надійної роботи, тобто
забезпечити безперервність обслуговування:

• витримують хвилі струму блискавки
• не генерувати надмірну залишкову напругу.

забезпечити ефективний захист від усіх типів перевантаження по струму:

• перевантаження після теплового втечі варістора;
• коротке замикання низької інтенсивності (імпеданс);
• коротке замикання високої інтенсивності.

Ризиків, яких слід уникати в кінці життя SPD
Через старіння

У випадку природного закінчення життя внаслідок старіння захист має термічний тип. SPD з варисторами повинен мати внутрішній роз'єднувач, який відключає SPD.
Примітка: Кінець життя через тепловий втечу не стосується SPD з газовідвідною трубкою або інкапсульованим іскровим зазором.

Через несправність

Причинами закінчення терміну служби через несправність короткого замикання є:

• Перевищена максимальна розрядна потужність. Ця несправність призводить до сильного короткого замикання.
• Несправність через систему розподілу (перемикання нейтралі / фази, відключення нейтралі).
• Поступове погіршення стану варистора.
  Дві останні несправності призводять до імпедансного короткого замикання.
  Установка повинна бути захищена від пошкоджень, спричинених такими видами несправностей: внутрішній (тепловий) роз'єднувач, визначений вище, не встигає прогрітися, отже, спрацювати.
  Слід встановити спеціальний пристрій під назвою „зовнішній пристрій захисту від короткого замикання (зовнішній SCPD)”, здатний усунути коротке замикання. Він може бути реалізований вимикачем або пристроєм запобіжників.

Характеристика зовнішнього SCPD

Зовнішню SCPD слід узгоджувати з SPD. Він розроблений для задоволення наступних двох обмежень:

Струм блискавки витримує

Витримування струму блискавки є важливою характеристикою зовнішнього пристрою захисту від короткого замикання SPD.
Зовнішній SCPD не повинен спрацьовувати при 15 послідовних імпульсних струмах при In.

Витримують струм короткого замикання

• Розривна здатність визначається правилами монтажу (стандарт IEC 60364):
  Зовнішня SCPD повинна мати розривну здатність, рівну або більшу, ніж потенційний струм короткого замикання Isc у точці встановлення (відповідно до стандарту IEC 60364).
• Захист установки від короткого замикання
  Зокрема, імпедансне коротке замикання розсіює багато енергії, і його слід усувати дуже швидко, щоб запобігти пошкодженню установки та SPD.
  Правильний зв'язок між SPD та його зовнішнім SCPD повинен забезпечувати виробник.

Режим установки зовнішнього SCPD
Пристрій "у серії"

SCPD описується як "послідовно" (див. Мал. J33), коли захист виконується загальним захисним пристроєм мережі, що захищається (наприклад, автоматичним вимикачем підключення до установки).

Рис. J33 - SCPD "послідовно"

Пристрій "паралельно"

SCPD описується як "паралельний" (див. Рис. J34), коли захист виконується спеціально захисним пристроєм, пов'язаним з SPD.

• Зовнішній SCPD називається «відключаючим автоматичним вимикачем», якщо функцію виконує автоматичний вимикач.
• Вимикач, що відключається, може бути вбудований в SPD, а може і не бути.

Рис. J34 - SCPD "паралельно"

Примітка:
У випадку SPD з газорозрядною трубкою або інкапсульованим іскровим зазором, SCPD дозволяє струму скоротити відразу після використання.

Гарантія захисту

Зовнішній SCPD повинен бути узгоджений з SPD і перевірений та гарантований виробником SPD відповідно до рекомендацій стандарту IEC 61643-11. Його також слід встановлювати відповідно до рекомендацій виробника. Як приклад, див. Таблиці координації електричних SCPD + SPD.

Коли цей пристрій інтегрований, відповідність стандарту виробу IEC 61643-11, природно, забезпечує захист.

Рис. J35 - SPD із зовнішніми SCPD, неінтегрованими (iC60N + iPRD 40r) та інтегрованими (iQuick PRD 40r)

Короткий зміст зовнішніх характеристик SCPD

Детальний аналіз характеристик наведено в розділі Детальні характеристики зовнішнього SCPD.
У таблиці на малюнку J36 на прикладі наведено короткий опис характеристик відповідно до різних типів зовнішніх SCPD.

Рис. J36 - Характеристики захисту від закінчення терміну експлуатації SPD типу 2 згідно із зовнішніми SCPD

Режим установки зовнішнього SCPD	У серії	Паралельно
		Захист запобіжника пов'язаний	Захист вимикача, пов'язаний із захистом	Вбудований захист автоматичного вимикача
Захист від перенапруги обладнання	=	=	=	=
	SPD захисно захищають обладнання незалежно від типу пов'язаних зовнішніх SCPD
Захист установки в кінці життя	-	=	+	+ +
	Гарантія захисту неможлива	Гарантія виробника		Повна гарантія
		Захист від імпедансних коротких замикань недостатньо забезпечений	Захист від короткого замикання ідеально забезпечений
Безперервність служби в кінці життя	- -	+	+	+
	Повна установка закрита	Вимкнено лише ланцюг SPD
Технічне обслуговування в кінці життя	- -	=	+	+
	Потрібне вимкнення установки	Зміна запобіжників	Негайне скидання

Таблиця координації SPD та пристроїв захисту

У таблиці на малюнку J37 нижче наведено координацію відключення автоматичних вимикачів (зовнішніх SCPD) для SPD типів 1 і 2 марки XXX Electric для всіх рівнів струмів короткого замикання.

Координація між SPD та його відключаючими вимикачами, вказана та гарантована Electric, забезпечує надійний захист (стійкість до хвилі блискавки, посилений захист струмів короткого замикання імпедансу тощо)

Рис. J37 - Приклад таблиці координації між SPD та їх вимикачами. Завжди звертайтесь до останніх таблиць, наданих виробниками.

Координація з пристроями захисту вище за течією

Координація з пристроями захисту від перевантаження по струму
В електроустановці зовнішній SCPD є пристроєм, ідентичним пристрою захисту: це дозволяє застосовувати селективність та каскадні методи для технічної та економічної оптимізації плану захисту.

Узгодження з пристроями залишкового струму
Якщо SPD встановлюється нижче за течією пристрою захисту від витоку землі, останній повинен бути типу “si” або селективного типу із стійкістю до імпульсних струмів щонайменше 3 кА (струм хвилі 8/20 мкс).

Встановлення пристрою захисту від перенапруги
Підключення пристрою захисту від перенапруги

Підключення SPD до навантажень має бути якомога коротшим, щоб зменшити значення рівня захисту від напруги (встановленого вгору) на клемах захищеного обладнання.

Загальна довжина підключень SPD до мережі та клемної колодки заземлення не повинна перевищувати 50 см.

Однією з важливих характеристик захисту обладнання є максимальний рівень захисту від напруги (встановлений вгору), який обладнання може витримати на своїх клемах. Відповідно, слід вибрати SPD із рівнем захисту від напруги Up, пристосованим до захисту обладнання (див. Рис. J38). Загальна довжина з'єднувальних провідників становить

L = L1 + L2 + L3.

Для струмів високої частоти імпеданс на одиницю довжини цього з'єднання становить приблизно 1 мкГн / м.

Отже, застосовуючи закон Ленца до цього зв’язку: ΔU = L di / dt

Нормована хвиля струму 8/20 мкс з амплітудою струму 8 кА, відповідно, створює підвищення напруги на 1000 В на метр кабелю.

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

Рис. J38 - З'єднання SPD L <50 см

В результаті напруга на клемах обладнання, обладнання U, становить:
U обладнання = Up + U1 + U2
Якщо L1 + L2 + L3 = 50 см, а хвиля становить 8/20 мкс з амплітудою 8 кА, напруга на клемах обладнання буде до + 500 В.

З'єднання в пластиковому корпусі

На малюнку J39 нижче показано, як підключити SPD в пластиковому корпусі.

Рис. J39 - Приклад з'єднання в пластиковому корпусі

З'єднання в металевому корпусі

У випадку розподільного пристрою в металевому корпусі, може бути розумно підключити SPD безпосередньо до металевого корпусу, при цьому корпус використовується як захисний провідник (див. Рис. J40).
Ця схема відповідає стандарту IEC 61439-2, і виробник збірки повинен переконатись, що характеристики корпусу роблять це можливим.

Рис. J40 - Приклад з'єднання в металевому корпусі

Поперечний переріз провідника

Рекомендований мінімальний перетин провідника враховує:

• Звичайна послуга, яку слід надати: Потік хвилі блискавки під максимальним падінням напруги (правило 50 см).
  Примітка: На відміну від застосувань із частотою 50 Гц, оскільки явище блискавки є високочастотним, збільшення перерізу провідника не значно зменшує його високочастотний імпеданс.
• Стійкість провідників до струмів короткого замикання: Провідник повинен протистояти струму короткого замикання під час максимального часу відключення системи захисту.
  IEC 60364 рекомендує на вхідному кінці установки мінімальний перетин:
• 4 мм2 (Cu) для підключення SPD типу 2;
• 16 мм2 (Cu) для підключення SPD типу 1 (наявність блискавкозахисної системи).

Приклади хороших і поганих установок SPD

Рис. J41 - Приклади хороших і поганих установок SPD

Проектування обладнання слід виконувати відповідно до правил монтажу: довжина кабелів повинна бути менше 50 см.

Правила підключення кабелю пристрою захисту від перенапруги
правило 1

Першим правилом, якого слід дотримуватися, є те, що довжина з'єднань SPD між мережею (через зовнішню SCPD) та заземлювальною клемною колодкою не повинна перевищувати 50 см.
На малюнку J42 показано дві можливості для підключення SPD.
Рис. J42 - SPD з окремим або інтегрованим зовнішнім SCPD

правило 2

Провідники захищених вихідних фідерів:

• слід підключати до клем зовнішнього SCPD або SPD;
• слід фізично відокремити від забруднених вхідних провідників.

Вони розташовані праворуч від терміналів SPD та SCPD (див. Малюнок J43).

Рис. J43 - З'єднання захищених вихідних фідерів розташовані праворуч від терміналів SPD

правило 3

Вхідні живи фази, нейтралі та захисту (PE) повинні проходити один біля іншого, щоб зменшити поверхню петлі (див. Рис. J44).

правило 4

Вхідні провідники SPD повинні бути віддалені від захищених вихідних провідників, щоб уникнути забруднення їх з'єднанням (див. Рис. J44).

правило 5

Кабелі слід притискати до металевих частин корпусу (якщо вони є), щоб мінімізувати поверхню петлі рами і, отже, отримати ефект екранування від електромагнітних порушень.

У всіх випадках слід перевірити, щоб рами розподільних щитів та корпусів заземлювались через дуже короткі з'єднання.

Нарешті, якщо використовуються екрановані кабелі, слід уникати великих довжин, оскільки вони знижують ефективність екранування (див. Рис. J44).

Рис. J44 - Приклад поліпшення ЕМС за рахунок зменшення поверхонь петлі та загального імпедансу в електричному корпусі

Захист від перенапруги Приклади застосування

Приклад застосування SPD у супермаркеті

Рис. J46 - Телекомунікаційна мережа

Рішення та принципова схема

• Посібник з вибору обмежувача перенапруги дозволив визначити точне значення обмежувача перенапруги на вхідному кінці установки та значення відповідного вимикача.
• Оскільки чутливі пристрої (U_бісеня <1.5 кВ) розташовані на відстані більше 10 м від пристрою захисту, що входить, точні захисні пристрої для захисту від перенапруг повинні бути встановлені якомога ближче до навантажень.
• Для забезпечення кращої безперервності обслуговування в зонах холодних приміщень: використовуватимуться автоматичні вимикачі залишкового струму типу “si”, щоб уникнути неприємних спрацьовувань, спричинених підвищенням потенціалу землі під час проходження хвилі блискавки.
• Для захисту від атмосферних перенапруг: 1, встановіть захист від перенапруги в головному розподільному щиті. 2, встановіть захисник від перенапруги з точним захистом у кожному розподільному щиті (1 та 2), що забезпечує подачу чутливих пристроїв, розташованих на відстані більше 10 м від вхідного розрядника. 3, встановіть на телекомунікаційній мережі обмежувач перенапруги для захисту поставлених пристроїв, наприклад, пожежної сигналізації, модемів, телефонів, факсів.

Рекомендації щодо підключення кабелів

• Забезпечити рівномірність заземлення закінчень будівлі.
• Зменшіть петельні ділянки кабелю живлення.

Рекомендації щодо встановлення

• Встановіть обмежувач перенапруги, I_Макс = 40 кА (8/20 мкс), і автоматичний вимикач iC60, розрахований на 40 А.
• Встановіть захисники від перенапруг з точним захистом, I_Макс = 8 кА (8/20 мкс) та відповідні автоматичні вимикачі iC60, розраховані на 10 А

Рис. J46 - Телекомунікаційна мережа

SPD для фотоелектричних додатків

Перенапруга може виникати в електроустановках з різних причин. Це може бути спричинено:

• Розподільна мережа в результаті блискавки або будь-якої проведеної роботи.
• Удари блискавки (поблизу або на будівлі та фотоелектричні установки, або на громовідводи).
• Варіації електричного поля через блискавку.

Як і всі зовнішні конструкції, фотоелектричні установки піддаються ризику блискавки, який варіюється в різних регіонах. Повинні бути встановлені системи та пристрої запобігання та затримання.

Захист шляхом еквіпотенціального зв’язку

Першим захисним механізмом, який застосовується, є середовище (провідник), яке забезпечує рівнопотенціальне зчеплення між усіма струмопровідними частинами фотоелектричної установки.

Мета полягає в тому, щоб скріпити всі заземлені провідники та металеві деталі і таким чином створити однаковий потенціал у всіх точках встановленої системи.

Захист пристроями захисту від перенапруги (SPD)

SPD особливо важливі для захисту чутливого електричного обладнання, такого як інвертор змінного / постійного струму, контрольних пристроїв та фотомодулів, а також іншого чутливого обладнання, що живиться від електророзподільчої мережі 230 В змінного струму. Наступний метод оцінки ризику базується на оцінці критичної довжини Lcrit та її порівнянні з L сукупною довжиною ліній постійного струму.
Захист від SPD необхідний, якщо L ≥ Lcrit.
Lcrit залежить від типу фотоелектричної установки і розраховується згідно з поданою нижче таблицею (рис. J47):

Рис. J47 - Вибір постійного струму SPD

L - сума:

• сума відстаней між інвертором (-ами) та розподільною коробкою (-ями), беручи до уваги, що довжини кабелю, розташованого в одному каналі, підраховуються лише один раз, і
• сума відстаней між розподільною коробкою та точками з'єднання фотоелектричних модулів, що утворюють струну, з урахуванням того, що довжини кабелю, розташованого в одному каналі, підраховуються лише один раз.

Ng - щільність блискавки дуги (кількість ударів / км2 / рік).

Рис. J48 - вибір SPD

Захист від SPD
Місце розташування	PV-модулі або масиви		Сторона постійного струму інвертора	Сторона змінного струму інвертора		Головна рада
	LDC			LAC		Блискавковідвід
Критерії	<10 м	> 10 м		<10 м	> 10 м	Так	Немає
Тип SPD	Немає необхідності	"SPD 1" Тип 2 [a]	"SPD 2" Тип 2 [a]	Немає необхідності	"SPD 3" Тип 2 [a]	"SPD 4" Тип 1 [a]	"SPD 4" Введіть 2, якщо Ng> 2.5 і повітряна лінія

[а]. 1 2 3 4 Відстань поділу типу 1 згідно з EN 62305 не дотримується.

Встановлення SPD

Кількість і розташування SPD на стороні постійного струму залежать від довжини кабелів між сонячними панелями та інвертором. SPD слід встановлювати поблизу інвертора, якщо довжина менше 10 метрів. Якщо він перевищує 10 метрів, необхідний другий SPD, який повинен знаходитися в коробці поблизу сонячної панелі, перша розташована в зоні інвертора.

Щоб бути ефективними, з'єднувальні кабелі SPD до мережі L + / L- та між заземлювальною колодкою SPD та шиною заземлення повинні бути якомога коротшими - менше 2.5 метрів (d1 + d2 <50 см).

Безпечне та надійне виробництво фотоелектричної енергії

Залежно від відстані між частиною "генератора" та частиною "перетворення" може знадобитися встановити два або більше розрядники для перенапруги, щоб забезпечити захист кожної з двох частин.

Рис. J49 - розташування SPD

Технічні добавки до захисту від перенапруги

Стандарти захисту від блискавки

Стандартні частини 62305 - 1 IEC 4 (частини 62305 - 1 NF EN 4) реорганізовує та оновлює стандартні публікації IEC 61024 (серія), IEC 61312 (серія) та IEC 61663 (серія) про системи блискавкозахисту.

Частина 1 - Загальні принципи

У цій частині представлена ​​загальна інформація про блискавку та її характеристики та загальні дані, а також представлені інші документи.

Частина 2 - Управління ризиками

У цій частині представлений аналіз, що дає змогу розрахувати ризик для конструкції та визначити різні сценарії захисту, щоб забезпечити технічну та економічну оптимізацію.

Частина 3 - Фізичне пошкодження конструкцій та небезпека для життя

Ця частина описує захист від прямих ударів блискавки, включаючи систему блискавкозахисту, провідник вниз, землевідвід, еквіпотенціальність і, отже, SPD з еквіпотенціальним зв’язком (тип 1 SPD).

Частина 4 - Електричні та електронні системи в конструкціях

Ця частина описує захист від індукованого впливу блискавки, включаючи систему захисту SPD (типи 2 і 3), екранування кабелю, правила встановлення SPD тощо.

Ця серія стандартів доповнена:

• серія стандартів IEC 61643 для визначення засобів захисту від перенапруги (див. Компоненти SPD);
• серії стандартів IEC 60364-4 та -5 для застосування виробів в електроустановках НН (див. індикацію закінчення терміну експлуатації SPD)

Компоненти SPD

SPD головним чином складається з (див. Рис. J50):

1. один або кілька нелінійних компонентів: струмоведуча частина (варистор, газорозрядна трубка [GDT] тощо);
2. теплозахисний пристрій (внутрішній роз'єднувач), що захищає його від термічного втечі в кінці терміну служби (SPD з варистором);
3. індикатор, який вказує на закінчення терміну служби SPD; Деякі SPD дозволяють віддалено повідомляти про це показання;
4. зовнішній SCPD, який забезпечує захист від короткого замикання (цей пристрій можна інтегрувати в SPD).

Рис. J50 - Діаграма SPD

Технологія живої частини

Для реалізації частини, що працює в режимі реального часу, доступно кілька технологій. Кожен з них має переваги та недоліки:

• Стабілітрони;
• Газовідвідна трубка (керована або некерована);
• Варистор (варистор оксиду цинку [ZOV]).

У наведеній нижче таблиці наведено характеристики та схеми 3 найбільш часто використовуваних технологій.

Рис. J51 - Зведена таблиця ефективності

Компонент	Газорозрядна трубка (GDT)	Інкапсульований іскровий проміжок	Варистор оксиду цинку	GDT та варістор у серії	Інкапсульований іскровий проміжок та варістор паралельно
характеристика
Режим роботи	Перемикання напруги	Перемикання напруги	Обмеження напруги	Перемикання та обмеження напруги послідовно	Паралельне перемикання та обмеження напруги
Робочі криві
додаток	Телекомунікаційна мережа НН мережа (пов'язаний з варистором)	НН мережа	НН мережа	НН мережа	НН мережа
Тип SPD	Введіть 2	Введіть 1	Тип 1 або Тип 2	Тип 1+ Тип 2	Тип 1+ Тип 2

Вказівка ​​на закінчення SPD

Індикатори закінчення терміну експлуатації пов'язані з внутрішнім роз'єднувачем та зовнішнім SCPD SPD, щоб повідомити користувача, що обладнання більше не захищене від перенапруг атмосферного походження.

Місцева індикація

Ця функція, як правило, вимагається кодами встановлення. Індикація закінчення терміну служби подається індикатором (світловим або механічним) на внутрішній роз'єднувач та / або на зовнішній SCPD.

Коли зовнішній SCPD реалізований пристроєм запобіжника, для забезпечення цієї функції необхідно забезпечити запобіжник із ударником та підставою, обладнаний системою відключення.

Вбудований вимикач

Механічний індикатор і положення рукоятки управління дозволяють отримувати природні показники закінчення терміну експлуатації.

Місцева індикація та віддалена звітність

iQuick PRD SPD марки XXX Electric має тип "готовий до з'єднання" з вбудованим вимикачем.

Місцева індикація

iQuick PRD SPD (див. мал. J53) оснащений місцевими механічними індикаторами стану:

• (червоний) механічний індикатор і положення ручки вимикача вимикача вказують на відключення SPD;
• (червоний) механічний індикатор на кожному картриджі вказує на закінчення терміну служби картриджа.

Рис. J53 - iQuick PRD 3P + N SPD марки XXX Electric

Віддалене звітування

(див. рис. J54)

iQuick PRD SPD оснащений індикаційним контактом, що дозволяє віддалено повідомляти про:

• закінчення терміну служби картриджа;
• відсутній картридж, і коли його повернули на місце;
• несправність мережі (коротке замикання, відключення нейтралі, реверс фази / нейтралі);
• локальне ручне перемикання.

Як результат, віддалений моніторинг робочого стану встановлених SPD дає можливість гарантувати, що ці захисні пристрої в режимі очікування завжди готові до роботи.

Рис. J54 - Встановлення індикаторного світла з iQuick PRD SPD

Рис. J55 - Віддалена індикація стану SPD за допомогою Smartlink

Технічне обслуговування в кінці життя

Коли індикатор закінчення терміну служби вказує на вимкнення, необхідно замінити SPD (або відповідний картридж).

У випадку з iQuick PRD SPD, технічне обслуговування полегшується:

• Відділ технічного обслуговування легко ідентифікує картридж наприкінці терміну експлуатації (що підлягає заміні).
• Після закінчення терміну експлуатації картридж можна повністю замінити, оскільки захисний пристрій забороняє закривати вимикач, що відключається, якщо картридж відсутній.

Детальні характеристики зовнішнього SCPD

Струмову хвилю витримують

Поточна хвиля витримує випробування на зовнішніх SCPD:

• Для даного рейтингу та технології (NH або циліндричний запобіжник) здатність витримувати поточну хвилю краща із запобіжником типу АМ (захист двигуна), ніж із запобіжником типу gG (загальне використання).
• Для даного рейтингу поточна хвиля витримує можливості краще з автоматичним вимикачем, ніж із запобіжником. На рисунку J56 нижче наведені результати випробувань на витримування хвилі напруги:
• для захисту SPD, визначеного для Imax = 20 кА, слід вибрати зовнішній SCPD або MCB 16 A, або запобіжник aM 63 A, Примітка: у цьому випадку запобіжник gG 63 A не підходить.
• для захисту SPD, визначеного для Imax = 40 кА, зовнішнім SCPD, який слід вибрати, є або MCB 40 A, або запобіжник aM 125 A,

Рис. J56 - Порівняння можливостей витримування хвилі напруги SCPD для I_Макс = 20 кА і I_Макс = 40 кА

Встановлений рівень захисту від напруги

Загалом:

• Падіння напруги на клемах вимикача вище, ніж на клемах запобіжника. Це пов’язано з тим, що імпеданс компонентів вимикача (пристрої для термічного та магнітного відключення) вищий, ніж імпеданс запобіжника.

Однак:

• Різниця між перепадами напруги залишається незначною для хвиль струму, що не перевищують 10 кА (95% випадків);
• Встановлений рівень захисту від вищої напруги також враховує опір кабелю. Це може бути високим у випадку з технологією запобіжників (захисний пристрій, віддалений від SPD) і низьким у випадку з технологією автоматичного вимикача (автоматичний вимикач поблизу та навіть інтегрований у SPD).

Примітка: Встановлений рівень захисту від напруги - це сума перепадів напруги:

• в СПД;
• у зовнішній SCPD;
• в кабелі обладнання

Захист від короткого замикання імпедансу

Коротке замикання імпедансу розсіює велику кількість енергії, і його слід усувати дуже швидко, щоб запобігти пошкодженню установки та SPD.

На рисунку J57 порівнюється час відгуку та обмеження енергії системи захисту запобіжником на 63 АМ та автоматичним вимикачем на 25 А.

Ці дві системи захисту мають однакову здатність витримувати хвилю струму 8/20 мкс (27 кА та 30 кА відповідно).

Рис. J57 - Порівняння кривих обмежень часу / струму та енергії для автоматичного вимикача та запобіжника, що має однакову здатність витримувати хвилю струму 8/20 мкс

Поширення хвилі блискавки

Електричні мережі є низькочастотними, і, як результат, поширення хвилі напруги відбувається миттєво щодо частоти явища: у будь-якій точці провідника миттєва напруга однакова.

Хвиля блискавки - це високочастотне явище (від декількох сотень кГц до МГц):

• Хвиля блискавки поширюється вздовж провідника з певною швидкістю відносно частоти явища. Як результат, у будь-який момент часу напруга не має однакового значення у всіх точках середовища (див. Рис. J58).

Рис. J58 - Поширення хвилі блискавки в провіднику

• Зміна середовища створює явище поширення та / або відбиття хвилі залежно від:

1. різниця імпедансу між двома середовищами;
2. частота прогресивної хвилі (крутість часу наростання у разі імпульсу);
3. довжина середовища.

У разі повного відбиття, зокрема, значення напруги може подвоїтися.

Приклад: випадок захисту за допомогою SPD

Моделювання явища, застосованого до хвилі блискавки, і лабораторні випробування показали, що навантаження, що живиться від 30 м кабелю, захищеного вгору від струму SPD при напрузі Up, підтримує, завдяки явищам відбиття, максимальну напругу 2 x U_P (див. рис. J59). Ця хвиля напруги не є енергійною.

Рис. J59 - Відображення хвилі блискавки в кінці кабелю

Коригуючі дії

Із трьох факторів (різниця імпедансу, частота, відстань) єдиним, яким дійсно можна керувати, є довжина кабелю між SPD та навантаженням, яке потрібно захистити. Чим більше ця довжина, тим більше відбиття.

Як правило, для фронтів перенапруги, що стикаються в будівлі, явища відбиття значущі від 10 м і можуть подвоїти напругу від 30 м (див. Рис. J60).

Необхідно встановити другий SPD з точним захистом, якщо довжина кабелю перевищує 10 м між вхідним SPD та обладнанням, яке потрібно захистити.

Рис. J60 - Максимальна напруга на кінці кабелю відповідно до його довжини до фронту падаючої напруги = 4 кВ / с

Приклад струму блискавки в системі ТТ

Спільний режим SPD між фазою та PE або фазою та PEN встановлюється незалежно від типу розташування системи заземлення (див. Рис. J61).

Нейтральний заземлюючий резистор R1, що використовується для пілонів, має менший опір, ніж заземлювальний резистор R2, який використовується для установки.

Струм блискавки буде протікати через ланцюг ABCD до землі найпростішим шляхом. Він буде проходити через варистори V1 і V2 послідовно, викликаючи перепад напруги, рівний подвоєному напрузі вгору SPD (U_P1 + U_P2) в крайніх випадках з’являтися на терміналах А і С біля входу в установку.

Рис. J61 - Лише загальний захист

Щоб ефективно захистити навантаження між Ph і N, напругу диференціального режиму (між A і C) потрібно зменшити.

Тому використовується інша архітектура SPD (див. Рис. J62)

Струм блискавки протікає по ланцюгу ABH, який має менший імпеданс, ніж ланцюг ABCD, оскільки імпеданс компонента, що використовується між B і H, є нульовим (заповнений газом іскровий зазор). У цьому випадку диференціальна напруга дорівнює залишковій напрузі SPD (U_P2).

Рис. J62 - Загальний та диференціальний захист