Ако вашият дом има много скъпи домакински уреди, по-добре е да се погрижите за организирането на цялостна защита на електрическата мрежа. В тази статия ще говорим за устройствата за защита от пренапрежение, защо са необходими, какво представляват и как са инсталирани.
Същността на пренапреженията и тяхното влияние върху технологията
От детството мнозина са запознати с шума от изключване на домакинските електрически уреди от мрежата при първите признаци на предстояща гръмотевична буря. Днес електрическото оборудване на градските мрежи стана по-напреднало, поради което много хора пренебрегват елементарните защитни устройства. В същото време проблемът не е изчезнал напълно, домакинските уреди, особено в частните домове, все още са изложени на риск.
Естеството на възникване на импулсни пренапрежения (IP) може да бъде естествено и създадено от човека. В първия случай ударите на мълния възникват поради удари на мълния във въздушни електропроводи, като разстоянието между точката на удар и застрашените потребители може да бъде до няколко километра. Възможно е също така да се ударят радиомачти и гръмоотводи, свързани към главния заземяващ контур, в който случай се появява индуцирано пренапрежение в битовата мрежа.
1 - дистанционно попадение на мълния в електропроводи; 2 - консуматори; 3 - заземен контур; 4 - близък удар на мълния в електропроводи; 5 - директен удар на мълния в гръмоотвода
Създадените от човека IP са непредсказуеми, те възникват в резултат на претоварване при превключване на трансформаторни и разпределителни подстанции. При асиметрично увеличаване на мощността (само в една фаза) е възможен рязък скок на напрежението, почти невъзможно е да се предвиди това.
Импулсните напрежения са много кратки във времето (по-малко от 0,006 s), появяват се систематично в мрежата и най-често преминават незабелязано от наблюдателя. Домакинските уреди са проектирани да издържат на токове до 1000 V, те се появяват най-често. При по-високо напрежение е гарантирано прекъсването на захранването, а също така е възможен и пробив на изолацията в окабеляването на къщата, което води до множество къси съединения и пожар.
Как е устроен SPD и как работи
SPD, в зависимост от класа на защита, може да има полупроводниково устройство на варистори или да има контактен разрядник. В нормален режим SPD работи в режим на байпас, токът вътре в него преминава през проводящ шунт. Шунтът е свързан към защитното заземяване чрез варистор или два електрода със строго стандартизирана междина.
По време на скок на напрежението, дори много кратък, токът преминава през тези елементи и се разпространява по земята или се компенсира от рязък спад на съпротивлението в контура фаза-нула (късо съединение). След стабилизиране на напрежението отводникът губи капацитета си и устройството отново работи в нормален режим.
Така SPD затваря веригата за известно време, за да може излишното напрежение да се преобразува в топлинна енергия. В същото време през устройството преминават значителни токове - от десетки до стотици килоампера.
Каква е разликата между класовете на защита
В зависимост от причините за възникването на IP се разграничават две характеристики на вълната на повишено напрежение: 8/20 и 10/350 микросекунди. Първата цифра е времето, през което IP получава максималната си стойност, втората е времето, необходимо за падане до номинални стойности. Както можете да видите, вторият вид пренапрежение е по-опасен.
Устройствата от клас I са предназначени за защита срещу IP с характеристика 10/350 µs, най-често възникваща при удар на мълния в електропроводи на по-близо от 1500 m до потребителя. Устройствата са способни за кратко да пропускат през себе си ток от 25 до 100 kA, почти всички устройства от клас I са базирани на отводители.
SPD от клас II са фокусирани върху компенсация на IP с характеристика 8/20 µs, пиковите стойности на тока в тях варират от 10 до 40 kA.
Клас на защита III е проектиран да компенсира пренапрежения със стойности на тока по-малки от 10 kA с характеристика IP 8/20 μs. Устройствата от клас на защита II и III са базирани на полупроводникови елементи.
Може да изглежда, че е достатъчно да инсталирате само устройства от клас I, като най-мощните, но това не е така. Проблемът е, че колкото по-висок е долният праг на предния ток, толкова по-малко чувствителен е SPD. С други думи: при къси и относително ниски IP стойности, мощен SPD може да не работи, а по-чувствителен няма да може да се справи с токове от такава величина.
Устройствата от клас на защита III са предназначени да елиминират най-ниския SI - само няколко хиляди волта. Те са напълно подобни по характеристики на защитните устройства, инсталирани от производителите в захранвания за домакински уреди. При излишен монтаж те първи поемат натоварването и предотвратяват работата на SPD в устройства, чийто ресурс е ограничен до 20-30 цикъла.
Има ли нужда от SPD, оценка на риска
Пълен списък на изискванията за организация на защита срещу IP е посочен в IEC 61643-21, можете да определите задължителната инсталация според стандарта IEC 62305-2, според която конкретна оценка на степента на риск от мълния стачка и причинените от нея последици.
Като цяло, при захранване от въздушни електропроводи, инсталирането на УЗИП от клас I е почти винаги за предпочитане, освен ако не е взет набор от мерки за намаляване на въздействието на гръмотевични бури върху режима на захранване: повторно заземяване на стълбове, PEN -проводник и метални носещи елементи, гръмоотвод с отделни системи за изравняване на потенциала.
По-лесен начин за оценка на риска е да се сравнят цената на незащитени уреди и устройства за сигурност. Дори в многоетажни сгради, където пренапреженията са много ниски с характеристика 8/20, рискът от повреда на изолацията или повреда на устройствата е доста висок.
Монтаж на устройства в главното разпределително табло
Повечето SPD са модулни и могат да се монтират на 35 мм DIN шина. Единственото изискване е щитът за инсталиране на SPD да има метален корпус със задължителна връзка към защитния проводник.
При избора на SPD, в допълнение към основните характеристики на работа, трябва да вземете предвид и номиналния работен ток в режим на байпас, той трябва да съответства на натоварването във вашата мрежа. Друг параметър е максималното напрежение на затягане, то не трябва да е по-ниско от най-високата стойност в рамките на дневните колебания.
SPD се свързват последователно към еднофазна или трифазна захранваща мрежа, съответно, чрез двуполюсен и четириполюсен прекъсвач. Монтажът му е необходим в случай на запояване на електродите на искровата междина или повреда на варистора, което причинява постоянно късо съединение. Фазите и защитният проводник са свързани към горните клеми на SPD, а нулата към долните клеми.
Пример за свързване на SPD: 1 - вход; 2 - автоматичен превключвател; 3 - SPD; 4 - наземен автобус; 5 - заземен контур; 6 - електромер; 7 - диференциална машина; 8 - към автоматични машини на потребителите
Когато се монтират няколко защитни устройства с различни класове на защита, те трябва да бъдат координирани с помощта на специални дросели, свързани последователно с SPD. Защитните устройства са вградени във веригата във възходящ ред на класа. Без координация, по-чувствителните SPD ще поемат основния товар и ще се провалят по-рано.
Монтирането на дросели може да се избегне, ако дължината на кабелната линия между устройствата надвишава 10 метра. Поради тази причина SPD от клас I се монтират на фасадата дори преди брояча, предпазвайки измервателния блок от пренапрежения, а вторият и третият клас се монтират съответно на ASU и подови / групови щитове.